Universidade de São Paulo Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz

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1 Universidade de São Paulo Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz Dinâmica do entupimento de tubos gotejadores sob aplicação de ferro solúvel, sólidos em suspensão e fitoplâncton Lilian Cristina Castro de Carvalho Tese apresentada para a obtenção do título de Doutor em Agronomia. Área de concentração: Irrigação e Drenagem Piracicaba 29

2 Lilian Cristina Castro de Carvalho Engenheiro Agrônomo Dinâmica do entupimento de tubos gotejadores sob aplicação de ferro solúvel, sólidos em suspensão e fitoplâncton Orientador: Prof. Dr. RUBENS DUARTE COELHO Tese apresentada para a obtenção do título de Doutor em Agronomia. Área de concentração: Irrigação e Drenagem Piracicaba 29

3 Dados Internacionais de Catalogação na Publicação DIVISÃO DE BIBLIOTECA E DOCUMENTAÇÃO - ESALQ/USP Carvalho, Lilian Cristina Castro de Dinâmica do entupimento de tubos gotejadores sob aplicação de ferro solúvel, sólidos em suspensão e fitoplâncton / Lilian Cristina Castro de Carvalho. - - Piracicaba, p. : il. Tese (Doutorado) - - Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, 29. Bibliografia. 1. Água de irrigação - Qualidade 2. Ferro 3. Fitoplâncton 4. Gotejadores 5. Irrigação localizada I. Título CDD C331d Permitida a cópia total ou parcial deste documento, desde que citada a fonte O autor

4 3 A DEUS pelo dom da vida, amor e fé. Ao meu querido filho Raul, tantas vezes privado da minha presença, mas nunca do meu amor. Ao meu amado esposo Marco Antônio pelo incentivo, paciência, carinho e apoio incondicional. Aos meus pais, por contribuírem na formação de meus valores e princípios mais nobres. À minha bisavó Raimunda (in memoriam), exemplo de vida, amor e fé. DEDICO

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6 5 As águas seguem rolando Até quando Deus quiser A seca vem, mas a fé Tá segura pro outro ano. Fernando Rosa

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8 7 AGRADECIMENTOS A DEUS, por se fazer presente nos caminhos por nós incompreendidos, mas que conduzem à luz, ao amor e a felicidade; À Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (ESALQ-USP), pela oportunidade e pelo suporte concedido na realização desta Tese; Ao Prof. Dr. Rubens Duarte Coelho, pela orientação e confiança para a realização desta Tese e pelo apoio e compreensão em momentos difíceis; À Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) pelo apoio financeiro fundamental à pesquisa; À Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), pela concessão da bolsa de estudos; Ao Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Engenharia da Irrigação (INCTEI), pelo apoio financeiro a pesquisa; Ao meu querido esposo Marco Antônio Rosa de Carvalho por todo o seu amor, incentivo e apoio, principalmente naqueles dias intermináveis e cansativos de leitura de vazão; Ao meu filho Raul Castro de Carvalho que mesmo diante de tantos sacrifícios, necessários a realização desta Tese, sorria-me diariamente; Ao Professor Dr. Marconi Batista Teixeira pelo exemplo de competência, comprometimento com a pesquisa e pelas sugestões dadas a esta Tese; Ao Professor Dr. Francisco Marcus Lima Bezerra, pelos ensinamentos ao longo de minha vida acadêmica e sugestões dadas a esta Tese; A Professora Dra. Ralini Ferreira de Mélo pelo profissionalismo, amizade e sugestões fornecidas para esta Tese; Aos professores do Curso de Pós-Graduação em Irrigação e Drenagem: Dr. José Antônio Frizzone, Dr. Sérgio Nascimento Duarte, Dr. Tarlei Arriel Botrel, Dr. Marcos Vinícius Folegatti, Dr. Décio Eugênio Cruciani e Dr. Iran José Oliveira da Silva, pela amizade, ensinamentos e pelo exemplo de dedicação a ciência, cheia de sabedoria e humildade; Ao amigo Pabblo Atahualpa de Aguiar Ribeiro, pela convivência e apoio durante a montagem dos tubos gotejadores na bancada de ensaio;

9 8 À minhas eternas amigas Gislane Oliveira Pessoa e Kelly Tagianne Santos de Souza, pelo incentivo, carinho, competência e amizade sincera; A amiga Odaléa Novais Freire, que mesmo tão distante, tornou-se de grande importância para realização desta obra devido ao companheirismo e ao apoio emocional, a mim prestados com tanta dedicação; Aos amigos Sílvio Carlos Ribeiro Vieira Lima e Juliana Prata Lima; Manoel Valnir Júnior e Ayslene Assef pelo apoio, convívio e amizade sincera; Aos amigos, Adalberto, Allan, Anthony, Antônio Clarette, Cícero, Cláudio, Dalva, Fabiana, Valfísio, João Batista, Osvaldo, Pabblo, Pedro Róbinson, Priscylla, Robson Armindo, Robson Souza, Rochane, Sérgio Tapparo e Sérgio Weine pela amizade, pelo apoio e pelas constantes confraternizações, durante a morada em Piracicaba, SP; A todos os colegas do Curso de Pós-Graduação em Irrigação e Drenagem - ESALQ/USP, pela convivência e pelo companheirismo no decorrer do curso; Aos funcionários do Departamento de Engenharia Rural, Davilmar, Sandra, Beatriz, Hélio, Gilmar, Antônio e Luís, pelo apoio e pela colaboração; As minhas queridas irmãs Liliane, Bruna, Andréa e Ingrid, pelo incentivo, exemplo de amor e apoio incondicional; Aos meus sobrinhos Cecília Castro Lira e Márcio Reis Lira de Castro Filho por tornarem meus dias mais felizes; À Francisca Jaqueline Peixoto Silva, cuja ajuda prestada na criação e educação de meu filho tornou-se indispensável para a realização desta Tese; Aos meus avós: Maria de Lourdes, Isaías, Francisca e Marçal (in memoriam); as minhas tias: Rosely, Guiomar, Condeusa e Luiza Helena; aos meus tios: Célio, Júlio e Marcelo; as minhas primas: Carolina, Maiara, Lídia, Lívia, Dulciana, Priscila e Patrícia; e a todos os amigos e familiares que, direta ou indiretamente, contribuíram para a realização desta importante etapa de minha vida e dividem comigo esta alegria.

10 9 SUMÁRIO RESUMO ABSTRACT LISTA DE FIGURAS LISTA DE TABELAS INTRODUÇÃO DESENVOLVIMENTO Revisão Bibliográfica Irrigação localizada Qualidade de água para a irrigação localizada Ferro nas águas e nos solos Obstruções em sistemas de irrigação por gotejamento Obstrução de gotejadores devido a sólidos em suspensão O efeito das ferrobactérias na obstrução de gotejadores Obstrução de gotejadores devido a interações de fatores Técnicas para reduzir o entupimento dos emissores Uniformidade de Distribuição de água Coeficiente de Variação de Fabricação Material e Métodos Localização do Experimento Descrição da estrutura experimental e funcionamento do sistema Descrição do experimento Modelos dos gotejadores amostrados Determinação da vazão, do coeficiente de variação e da uniformidade de distribuição Resultados e Discussão Avaliação do entupimento dos gotejadores convencionais utilizados nas Fases 1 e 2 do experimento A Vazão média dos gotejadores convencionais utilizados nas Fases 1 e 2 do experimento A... 64

11 Uniformidade de distribuição de água (UD) e coeficiente de variação (CV) de vazão dos gotejadores convencionais utilizados nas Fases 1 e 2 do experimento A Distribuição do entupimento dos gotejadores convencionais utilizados nas Fases 1 e 2 do experimento A Avaliação do entupimento dos gotejadores autocompensantes utilizados nas Fases 1 e 2 do experimento A Vazão média dos gotejadores autocompensantes utilizados nas Fases 1 e 2 do experimento A Uniformidade de distribuição de água (UD) e coeficiente de variação (CV) de vazão dos gotejadores autocompensantes utilizados nas fases 1 e 2 do experimento A Distribuição do entupimento dos emissores autocompensantes utilizados nas fases 1 e 2 do experimento A Avaliação do entupimento dos gotejadores utilizados no experimento B Tratamento T5-2, mg L -1 de Fe +2 (hidróxido de ferro) + água LAB do experimento B Tratamento T6-2 mg L -1 de Fe +2 (hidróxido de ferro) + água LAG + sólidos suspensos (4 mg L -1 ) CONCLUSÕES REFERÊNCIAS ANEXOS

12 11 RESUMO Dinâmica do entupimento de tubos gotejadores sob aplicação de ferro solúvel, sólidos em suspensão e fitoplâncton Este projeto de pesquisa foi desenvolvido visando quantificar possíveis distúrbios de vazão em emissores gotejadores submetidos à aplicação de ferro solúvel, sólidos em suspensão (partículas de solo) em águas contendo material orgânico (fitoplâncton/algas), com o orifício dos emissores posicionados para baixo e para cima. Foram realizados dois experimentos A e B em um período de 12 meses, utilizando-se 16 modelos de tubos gotejadores novos e 26 modelos de tubos gotejadores em uso, com suas respectivas linhas gotejadoras montadas em uma bancada de ensaios em estrutura metálica localizada no Laboratório de Irrigação, da Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz - ESALQ/USP. No experimento A realizou-se 4 tratamentos (T1, T2, T3 e T4), divididos em duas fases, onde na fase 1 avaliou-se a susceptibilidade de diferentes tubos gotejadores ao entupimento por ferro solúvel via duas qualidades de água de irrigação (com e sem carga orgânica) e na fase 2, avaliou-se a susceptibilidade de diferentes tubos gotejadores ao entupimento por aplicação de ferro solúvel, carga orgânica (fitoplâncton/algas) e sólidos em suspensão, com os emissores posicionados para cima e para baixo, ainda na fase 2 aplicou-se uma solução concentrada, nos tratamentos T1 e T4, com uma relação de 1:3, diretamente nos tubos gotejadores, sem passar por filtragem, este procedimento fora adotado com o objetivo de simular a quantidade de material sedimentado numa linha de tubos gotejadores instalada em campo, de aproximadamente 3 metros. No experimento B, foram realizados dois tratamentos (T5 e T6) onde se avaliou a susceptibilidade de diferentes tubos gotejadores em uso ao entupimento por ferro solúvel, carga orgânica (fitoplâncton/algas) e sólidos suspensos (partículas de solo). O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado, com utilização dos testes F para análise de variância e Tuckey, a 5% de significância, para comparação de médias. Os resultados obtidos mostraram que a aplicação de sólidos em suspensão e elevado teor de ferro, sem passar por filtragem (tratamentos T1 e T4/Fase2/experimento A) intensificaram o processo de entupimento e que a adição de partículas de solo aos tratamentos, passando pelo sistema de filtragem (T2 e T3/Fase 2/experimento A), não potencializou mudanças significativas do cenário de suscetibilidade ao entupimento na grande maioria dos diferentes modelos de tubos gotejadores. O posicionamento para baixo dos orifícios dos emissores foi o que demonstrou maior suceptibilidade ao entupimento. Nos ensaios realizados no experimento A os modelos A, C e L foram os que apresentaram um melhor desempenho, mantendo suas vazões praticamente constante mesmo quando submetidos aos tratamentos mais agressivos (tratamentos T1 e T4/Fase2/experimento A). Os tratamentos realizados no experimento A mostraram que os modelos E, F, G e P foram os que sofreram maiores percentuais de obstrução. Os modelos E e F também apresentaram o pior desempenho quando submetidos aos ensaios realizados tratamento T5 (hidróxido de ferro + água LAB) do experimento B. Palavras-chave: Entupimento de gotejadores; Irrigação localizada; Carga orgânica

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14 13 ABSTRACT Clogging dynamics of driplines under the application of soluble iron, suspended solids and fitoplankton This research project was developed to quantify possible disturbances of flow rate in drip emitters subject to the application of soluble iron, suspended solids (soil particles) in water containing organic material (phytoplankton / algae), with emitter s outlet positioned down and up. Two experiments were carried out A and B during 12 months period, using 16 models of new drip tubes and 26 models of used drip tubes. The tests were conducted on a bench test located at the Irrigation and Drainage Laboratory of the University of Sao Paulo (ESALQ / USP). Experiment A implemented 4 treatments (T1, T2, T3 and T4) in two phases: in phase 1 it was evaluated the susceptibility of different drip tube to clogging by soluble iron under two water qualities (with and without organic load) and in phase 2 it was assessed the susceptibility of different drip tube for clogging by the application of soluble iron, organic load (phytoplankton / algae) and suspended solids with emitter s outlet positioned up and down, still in phase 2 it was applied a concentrated solution in T1 and T4, with a concentration relation 1:3, directly to drip tubes, without passing through the filter, this procedure was adopted to simulate the amount of material sedimented in a lateral line of drip tubes installed in the field, of approximately 3 meters. Experiment B carried out two treatments (T5 and T6) which evaluated the susceptibility of different used drip tube for clogging by soluble iron, organic load (phytoplankton / algae) and suspended solids (soil particles). The experimental design was completely randomized, with the test "F" for variance analysis and Tuckey test at 5% of significance to comparison of means. The results showed that applying suspended solids and high content of iron, without passing through the filtering system (T1 and T4/Fase 2/experiment A) intensified the clogging process and the addition of soil particles to treatments through the filtering system (T2 and T3/Fase 2/experiment A) presented no significant change in the scenario of the most different types of drip tubes tested. The positioning of emitter s outlet down was more susceptible to clogging. The treatments performed in experiment A showed that the models A, C and L presented the better performance, maintaining their nearly constant flow rate even when subjected to more aggressive treatments (T1 and T4/Fase 2/experiment A). The treatments implemented in experiment A showed that the models E, F, G and P were those that suffered more obstruction. Models E and F also showed the worst performance when subjected to the tests T5 treatment (iron hydroxide + water LAB) of the experiment B. Keywords: Clogging; Drip irrigation; Organic load

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16 15 LISTA DE FIGURAS Figura 1 - Visão frontal da bancada de ensaios de gotejadores: (a) bancada com apenas 1 módulo funcionando e (b) bancada com os quatro módulos funcionando Figura 2 (a) Vista interna, do pavimento térreo, da bancada de ensaios e (b) detalhe de montagem da vista lateral dos módulos 1 e 3 da bancada de ensaios Figura 3 (a) Linhas gotejadoras inseridas na bancada de ensaio e (b) registros de ¾ utilizados para o controle da entrada de água nos tubos gotejadores Figura 4 (a) Motobomba centrífuga e (b) filtro de disco, utilizados no sistema de irrigação do experimento... 5 Figura 5 (a) Conjunto de telhas de aço zincado e (b) calha de zinco revestida com fibra de vidro, utilizadas na captação da solução gotejada... 5 Figura 6 (a, b)tubulação de PVC utilizada para retorno da solução à caixa da respectiva captação Figura 7 Distribuição dos blocos na bancada de ensaio, utilizados nas Fases 1 e 2 do experimento Figura 8 Desenho esquemático das linhas gotejadoras na bancada de ensaio, das Fases 1 e 2 do experimento A Figura 9 (a) Solução concentrada pronta para ser aplicada nos tubos gotejadores e (b) aplicação da solução concentrada nas tubulações do bloco Figura 1 Desenho esquemático dos Blocos 5 e 6 utilizados na Fase 3 do experimento Figura 11 (a) gotejadores marcados para leitura de vazões, (b) recipiente de plástico para coleta d água e (c) balança de precisão Figura 12 Vazão média (L h-1) dos gotejadores convencionais no T1 - F1/água LAB/6 mg L -1 de Fe 2+ (sulfato ferroso) e no T1 F2/água LAG/18,8 mg L -1 de Fe 2+ (sulfato ferroso, óxido de ferro e hidróxido de ferro)/emissor /sólidos suspensos/solução concentrada Figura 13 Vazão média (L h-1) dos gotejadores convencionais no T2 - F1/água LAB/ mg L-1 de Fe 2+ (óxido de ferro) e no T2 F2/água LAG/18,8 mg L -1 de Fe2 + (sulfato ferroso, óxido de ferro e hidróxido de ferro)/emissor /sólidos suspensos

17 16 Figura 14 Vazão média (L h-1) dos gotejadores convencionais no T3 - F1/água LAG/6 mg L-1 de Fe 2+ (sulfato ferroso) e no T3 F2/água LAG/18,8 mg L -1 de Fe 2+ (sulfato ferroso, óxido de ferro e hidróxido de ferro)/emissor /sólidos suspensos Figura 15 Vazão média (L h -1 ) dos gotejadores convencionais no T4 - F1/água LAB/6 mg L -1 de Fe 2+ (óxido de ferro) e no T4 F2/água LAG/18,8 mg L -1 de Fe2 + (sulfato ferroso, óxido de ferro e hidróxido de ferro)/emissor /sólidos suspensos/solução concentrada Figura 16 Uniformidade de Distribuição (%) dos gotejadores convencionais no T1 - F1/água LAB/6 mg L -1 de Fe 2+ (sulfato ferroso) e no T1 F2/água LAG/18,8 mg L -1 de Fe 2+ (sulfato ferroso, óxido de ferro e hidróxido de ferro)/emissor /sólidos suspensos/solução concentrada Figura 17 Uniformidade de Distribuição (%) dos gotejadores convencionais no T2 - F1/água LAB/ mg L -1 de Fe 2+ (óxido de ferro) e no T2 F2/água LAG/18,8 mg L -1 de Fe 2+ (sulfato ferroso, óxido de ferro e hidróxido de ferro)/emissor /sólidos suspensos Figura 18 Uniformidade de Distribuição (%) dos gotejadores convencionais no T3 - F1/água LAG/6 mg L -1 de Fe 2+ (sulfato ferroso) e no T3 F2/água LAG/18,8 mg L -1 de Fe 2+ (sulfato ferroso, óxido de ferro e hidróxido de ferro)/emissor /sólidos suspensos Figura 19 Vazão média (L h -1 ) dos gotejadores convencionais no T4 - F1/água LAB/6 mg L -1 de Fe 2+ (óxido de ferro) e no T4 F2/água LAG/18,8 mg L -1 de Fe 2+ (sulfato ferroso, óxido de ferro e hidróxido de ferro)/emissor /sólidos suspensos/solução concentrada Figura 2 Coeficiente de variação de vazão (%) de todos os gotejadores convencionais avaliados, no período do ensaio, no Tratamento T1 - F1/água LAB/6 mg L-1 de Fe2+ (sulfato ferroso) e no T1 F2/água LAG/18,8 mg L-1 de Fe 2+ (sulfato ferroso, óxido de ferro e hidróxido de ferro)/emissor /sólidos suspensos/solução concentrada Figura 21 Coeficiente de variação de vazão (%) de todos os gotejadores convencionais avaliados, no período do ensaio, no Tratamento T2 - F1/água LAB/6 mg L -1 de Fe 2+ (óxido de ferro) e no T2 F2/água LAG/18,8 mg L -1 de Fe 2+ (sulfato ferroso, óxido de ferro e hidróxido de ferro)/emissor /sólidos suspensos Figura 22 Coeficiente de variação de vazão (%) de todos os gotejadores convencionais avaliados, no período do ensaio, no Tratamento T3 - F1/água LAG/6 mg L -1 de Fe 2+

18 17 (sulfato ferroso) e no T3 F2/água LAG/18,8 mg L -1 de Fe 2+ (sulfato ferroso, óxido de ferro e hidróxido de ferro)/emissor /sólidos suspensos Figura 23 Coeficiente de variação de vazão (%) de todos os gotejadores convencionais avaliados, no período do ensaio, no Tratamento T4 - F1/água LAB/6 mg L -1 de Fe 2+ (óxido de ferro) e no T4 F2/água LAG/18,8 mg L -1 de Fe 2+ (sulfato ferroso, óxido de ferro e hidróxido de ferro)/emissor /sólidos suspensos/solução concentrada Figura 24 Percentual do número total de gotejadores por faixa de redução de vazão, para o modelo A, nos tratamentos: T1/F1; T1/F2; T2/F1; T2/F2; T3/F1;T3/F2; T4/F1 e T4/F Figura 25 Percentual do número total de gotejadores por faixa de redução de vazão, para o modelo B, nos tratamentos: T1/F1; T1/F2; T2/F1; T2/F2; T3/F1;T3/F2; T4/F1 e T4/F Figura 26 Percentual do número total de gotejadores por faixa de redução de vazão, para o modelo C, nos tratamentos: T1/F1; T1/F2; T2/F1; T2/F2; T3/F1;T3/F2; T4/F1 e T4/F Figura 27 Percentual do número total de gotejadores por faixa de redução de vazão, para o modelo D, nos tratamentos: T1/F1; T1/F2; T2/F1; T2/F2; T3/F1;T3/F2; T4/F1 e T4/F Figura 28 Percentual do número total de gotejadores por faixa de redução de vazão, para o modelo E, nos tratamentos: T1/F1; T1/F2; T2/F1; T2/F2; T3/F1;T3/F2; T4/F1 e T4/F Figura 29 Percentual do número total de gotejadores por faixa de redução de vazão, para o modelo F, nos tratamentos: T1/F1; T1/F2; T2/F1; T2/F2; T3/F1;T3/F2; T4/F1 e T4/F Figura 3 Percentual do número total de gotejadores por faixa de redução de vazão, para o modelo G, nos tratamentos: T1/F1; T1/F2; T2/F1; T2/F2; T3/F1;T3/F2; T4/F1 e T4/F Figura 31 Vazão média (L h-1) dos gotejadores autocompensantes no T1 - F1/água LAB/6 mg L -1 de Fe 2+ (sulfato ferroso) e no T1 F2/água LAG/18,8 mg L -1 de Fe 2+ (sulfato ferroso, óxido de ferro e hidróxido de ferro)/emissor /sólidos suspensos/solução concentrada... 88

19 18 Figura 32 Vazão média (L h -1 ) dos gotejadores autocompensantes no T2 - F1/água LAB/ mg L -1 de Fe 2+ (óxido de ferro) e no T2 F2/água LAG/18,8 mg L -1 de Fe 2+ (sulfato ferroso, óxido de ferro e hidróxido de ferro)/emissor /sólidos suspensos Figura 33 Vazão média (L h -1 ) dos gotejadores autocompensantes no T3 - F1/água LAG/6 mg L -1 de Fe 2+ (sulfato ferroso) e no T3 F2/água LAG/18,8 mg L -1 de Fe 2+ (sulfato ferroso, óxido de ferro e hidróxido de ferro)/emissor /sólidos suspensos Figura 34 Vazão média (L h-1) dos gotejadores autocompensantes no T4 - F1/água LAB/6 mg L -1 de Fe 2+ (óxido de ferro) e no T4 F2/água LAG/18,8 mg L -1 de Fe 2+ (sulfato ferroso, óxido de ferro e hidróxido de ferro)/emissor /sólidos suspensos/solução concentrada Figura 35 Uniformidade de Distribuição (%) dos gotejadores convencionais no T1 - F1/água LAB/6 mg L -1 de Fe 2+ (sulfato ferroso) e no T1 F2/água LAG/18,8 mg L -1 de Fe 2+ (sulfato ferroso, óxido de ferro e hidróxido de ferro)/emissor /sólidos suspensos/solução concentrada Figura 36 Uniformidade de Distribuição (%) dos gotejadores convencionais no T2 - F1/água LAB/ mg L -1 de Fe 2+ (óxido de ferro) e no T2 F2/água LAG/18,8 mg L -1 de Fe 2+ (sulfato ferroso, óxido de ferro e hidróxido de ferro)/emissor /sólidos suspensos Figura 37 Uniformidade de Distribuição (%) dos gotejadores convencionais no T3 - F1/água LAG/6 mg L -1 de Fe 2+ (sulfato ferroso) e no T3 F2/água LAG/18,8 mg L -1 de Fe 2+ (sulfato ferroso, óxido de ferro e hidróxido de ferro)/emissor /sólidos suspensos Figura 38 Vazão média (L h-1) dos gotejadores convencionais no T4 - F1/água LAB/6 mg L -1 de Fe 2+ (óxido de ferro) e no T4 F2/água LAG/18,8 mg L -1 de Fe 2+ (sulfato ferroso, óxido de ferro e hidróxido de ferro)/emissor /sólidos suspensos/solução concentrada Figura 39 Coeficiente de variação de vazão (%) de todos os gotejadores autocompensantes avaliados, no período do ensaio, no Tratamento T1 - F1/água LAB/6 mg L -1 de Fe 2+ (sulfato ferroso) e no T1 F2/água LAG/18,8 mg L -1 de Fe 2+ (sulfato ferroso, óxido de ferro e hidróxido de ferro)/emissor /sólidos suspensos/solução concentrada Figura 4 Coeficiente de variação de vazão (%) de todos os gotejadores convencionais avaliados, no período do ensaio, no Tratamento T2 - F1/água LAB/6 mg L -1 de Fe 2+

20 19 (óxido de ferro) e no T2 F2/água LAG/18,8 mg L -1 de Fe 2+ (sulfato ferroso, óxido de ferro e hidróxido de ferro)/emissor /sólidos suspensos Figura 41 Coeficiente de variação de vazão (%) de todos os gotejadores convencionais avaliados, no período do ensaio, no Tratamento T3 - F1/água LAG/6 mg L -1 de Fe 2+ (sulfato ferroso) e no T3 F2/água LAG/18,8 mg L -1 de Fe 2+ (sulfato ferroso, óxido de ferro e hidróxido de ferro)/emissor /sólidos suspensos Figura 42 Coeficiente de variação de vazão (%) de todos os gotejadores convencionais avaliados, no período do ensaio, no Tratamento T4 - F1/água LAB/6 mg L -1 de Fe 2+ (óxido de ferro) e no T4 F2/água LAG/18,8 mg L -1 de Fe 2+ (sulfato ferroso, óxido de ferro e hidróxido de ferro)/emissor /sólidos suspensos/solução concentrada Figura 43 Percentual do número total de gotejadores por faixa de redução de vazão, para o modelo H, nos tratamentos: T1/F1; T1/F2; T2/F1; T2/F2; T3/F1;T3/F2; T4/F1 e T4/F Figura 44 Percentual do número total de gotejadores por faixa de redução de vazão, para o modelo I, nos tratamentos: T1/F1; T1/F2; T2/F1; T2/F2; T3/F1;T3/F2; T4/F1 e T4/F Figura 45 Percentual do número total de gotejadores por faixa de redução de vazão, para o modelo J, nos tratamentos: T1/F1; T1/F2; T2/F1; T2/F2; T3/F1;T3/F2; T4/F1 e T4/F Figura 46 Percentual do número total de gotejadores por faixa de redução de vazão, para o modelo K, nos tratamentos: T1/F1; T1/F2; T2/F1; T2/F2; T3/F1;T3/F2; T4/F1 e T4/F Figura 47 Percentual do número total de gotejadores por faixa de redução de vazão, para o modelo L, nos tratamentos: T1/F1; T1/F2; T2/F1; T2/F2; T3/F1;T3/F2; T4/F1 e T4/F Figura 48 Percentual do número total de gotejadores por faixa de redução de vazão, para o modelo M, nos tratamentos: T1/F1; T1/F2; T2/F1; T2/F2; T3/F1;T3/F2; T4/F1 e T4/F Figura 49 Percentual do número total de gotejadores por faixa de redução de vazão, para o modelo N, nos tratamentos: T1/F1; T1/F2; T2/F1; T2/F2; T3/F1;T3/F2; T4/F1 e T4/F

21 2 Figura 5 Percentual do número total de gotejadores por faixa de redução de vazão, para o modelo O, nos tratamentos: T1/F1; T1/F2; T2/F1; T2/F2; T3/F1;T3/F2; T4/F1 e T4/F Figura 51 Percentual do número total de gotejadores por faixa de redução de vazão, para o modelo P, nos tratamentos: T1/F1; T1/F2; T2/F1; T2/F2; T3/F1;T3/F2; T4/F1 e T4/F Figura 52 - Vazão relativa (%) dos gotejadores 1, 2, 3, 7, 13 e 24 avaliados no tratamento T5-2, mg L -1 de Fe +2 (hidróxido de ferro) + água LAB, do experimento B Figura 53 - Vazão relativa (%) dos gotejadores 4, 6, 8, 9, 1, 17 e 25 avaliados no tratamento T5-2, mg L -1 de Fe +2 (hidróxido de ferro) + água LAB, do experimento B Figura 54 - Vazão relativa (%) dos gotejadores 5, 11, 14, 15, 16, 2 e 22 avaliados no tratamento T5-2, mg L -1 de Fe +2 (hidróxido de ferro) + água LAB, do experimento B Figura 55 - Vazão relativa (%) dos gotejadores 12, 18, 19, 21, 23 e 26 avaliados no tratamento T5-2, mg L -1 de Fe +2 (hidróxido de ferro) + água LAB, do experimento B Figura 56 Coeficiente de variação (%) dos gotejadores 1, 2, 3, 7, 13 e 24 avaliados no tratamento T5-2, mg L -1 de Fe +2 (hidróxido de ferro) + água LAB, do experimento B Figura 57 Coeficiente de variação (%) dos gotejadores 4, 6, 8, 9, 1, 17 e 25 avaliados no tratamento T5-2, mg L -1 de Fe +2 (hidróxido de ferro) + água LAB, do experimento B Figura 58 Coeficiente de variação (%) dos gotejadores 5, 11, 14, 15, 16, 2 e 22 avaliados no tratamento T5-2, mg L -1 de Fe +2 (hidróxido de ferro) + água LAB, do experimento B Figura 59 Coeficiente de variação (%) dos gotejadores 12, 18, 19, 21, 23 e 26 avaliados no tratamento T5-2, mg L -1 de Fe +2 (hidróxido de ferro) + água LAB, do experimento B Figura 6 - Vazão relativa (%) dos gotejadores 1, 2, 3, 7, 13 e 24 avaliados no tratamento T6-2, mg L -1 de Fe +2 (hidróxido de ferro) + água LAB, do experimento B Figura 61 - Vazão relativa (%) dos gotejadores 4, 6, 8, 9, 1, 17 e 25 avaliados no tratamento T6-2, mg L -1 de Fe +2 (hidróxido de ferro) + água LAB, do experimento B

22 21 Figura 62 - Vazão relativa (%) dos gotejadores 5, 11, 14, 15, 16, 2 e 22 avaliados no tratamento T6-2, mg L -1 de Fe +2 (hidróxido de ferro) + água LAB, do experimento B Figura 63 - Vazão relativa (%) dos gotejadores 12, 18, 19, 21, 23 e 26 avaliados no tratamento T6-2, mg L -1 de Fe +2 (hidróxido de ferro) + água LAB, do experimento B Figura 64 Coeficiente de variação (%) dos gotejadores 1, 2, 3, 7, 13 e 24 avaliados no tratamento T6-2, mg L -1 de Fe +2 (hidróxido de ferro) + água LAB, do experimento B Figura 65 Coeficiente de variação (%) dos gotejadores 4, 6, 8, 9, 1, 17 e 25 avaliados no tratamento T6-2, mg L -1 de Fe +2 (hidróxido de ferro) + água LAB, do experimento B Figura 66 Coeficiente de variação (%) dos gotejadores 5, 11, 14, 15, 16, 2 e 22 avaliados no tratamento T6-2, mg L -1 de Fe +2 (hidróxido de ferro) + água LAB, do experimento B Figura 67 Coeficiente de variação (%) dos gotejadores 12, 18, 19, 21, 23 e 26 avaliados no tratamento T6-2, mg L -1 de Fe +2 (hidróxido de ferro) + água LAB, do experimento B

23 22

24 23 LISTA DE TABELAS Tabela 1 Propostas de classificação do potencial de risco de águas no entupimento de sistemas de irrigação localizada Tabela 2 Teores de ferro total (mg L-1) encontrados em águas de 5 cidades do sul de Minas Gerais no período de 1995 a Tabela 3 - Elementos físicos, químicos e biológicos que provocam obstruções nos sistemas de irrigação localizada Tabela 4 - Classificação dos sistemas de irrigação por gotejamento segundo a uniformidade estatística (Us) e uniformidade de emissão (EU) Tabela 5 Classificação do Coeficiente de Variação de Fabricação (CVf) de gotejadores, miniaspersores, difusores e tubos gotejadores, segundo Hillel (1982) Tabela 6 Classificação de emissores quanto à uniformidade de vazão, segundo Solomon (1984) Tabela 7 Classificação de emissores quanto à uniformidade de vazão, segundo ABNT (12:2.8-22/86) Tabela 8 Características físicas do solo da área experimental Tabela 9 Análise da água do Laboratório de Irrigação da Esalq/USP (água A), que foi utilizada na preparação das soluções aplicadas nos tratamentos 1 e 2 da fase 1 do experimento Tabela 1 Análise da água do lago paisagístico pertencente ao departamento de ciências exatas da ESALQ/USP (água B), utilizada na preparação das soluções aplicada nos tratamentos 3 e 4 da fase 1 e da solução da fase dois do experimento Tabela 11 Características técnicas: fluxo, vazão, diâmetro nominal (Ø N) e espaçamento entre gotejadores dos modelos utilizados no experimento das Fases 1 e Tabela 12 Características técnicas: fluxo, vazão, diâmetro nominal (Ø N) e espaçamento entre gotejadores dos modelos utilizados no experimento da Fase Tabela 13 Vazão média (L h-1), dos modelos A, B, C, D, E, F, G, e teste de Tukey a 5% de probabilidade, para a comparação de médias a cada emissor ao longo do tempo, no Tratamento T1 - F1/água LAB/6 mg L -1 de Fe 2+ (sulfato ferroso) e no T1 F2/água LAG/18,8 mg L -1 de Fe 2+ (sulfato ferroso, óxido de ferro e hidróxido de ferro)/emissor /sólidos suspensos/solução concentrada... 69

25 24 Tabela 14 Vazão média (L h -1 ), dos modelos A, B, C, D, E, F, G, e teste de Tukey a 5% de probabilidade, para a comparação de médias para cada emissor ao longo do tempo, no Tratamento T2 - F1/água LAB/ mg L -1 de Fe 2+ (óxido de ferro) e no T2 F2/água LAG/18,8 mg L -1 de Fe 2+ (sulfato ferroso, óxido de ferro e hidróxido de ferro)/emissor /sólidos suspensos Tabela 15 Vazão média (L h -1 ), dos modelos A, B, C, D, E, F, G, e teste de Tukey a 5% de probabilidade, para a comparação de médias para cada emissor ao longo do tempo, no Tratamento T3 - F1/água LAG/6 mg L -1 de Fe 2+ (sulfato ferroso) e no T3 F2/água LAG/18,8 mg L -1 de Fe 2+ (sulfato ferroso, óxido de ferro e hidróxido de ferro)/emissor /sólidos suspensos... 7 Tabela 16 Vazão média (L h-1), dos modelos A, B, C, D, E, F, G, e teste de Tukey a 5% de probabilidade, para a comparação de médias para cada emissor ao longo do tempo, no Tratamento T4 - F2/água LAG/18,8 mg L -1 de Fe 2+ (sulfato ferroso, óxido de ferro e hidróxido de ferro)/emissor /sólidos suspensos/solução concentrada... 7 Tabela 17 Vazão média (L h -1 ), dos modelos H, I, J, K, L, M, N, O, P e teste de Tukey a 5% de probabilidade, para a comparação de médias para cada emissor ao longo do tempo, no Tratamento T1 - F1/água LAB/6 mg L -1 de Fe 2+ (sulfato ferroso) e no T1 F2/água LAG/18,8 mg L -1 de Fe 2+ (sulfato ferroso, óxido de ferro e hidróxido de ferro)/emissor /sólidos suspensos/solução concentrada Tabela 18 Vazão média (L h -1 ), dos modelos H, I, J, K, L, M, N, O, P e teste de Tukey a 5% de probabilidade, para a comparação de médias para cada emissor ao longo do tempo, no Tratamento T2 - F1/água LAB/ mg L -1 de Fe 2+ (óxido de ferro) e no T2 F2/água LAG/18,8 mg L -1 de Fe 2+ (sulfato ferroso, óxido de ferro e hidróxido de ferro)/emissor /sólidos suspensos Tabela 19 Vazão média (L h -1 ), dos modelos H, I, J, K, L, M, N, O, P e teste de Tukey a 5% de probabilidade, para a comparação de médias para cada emissor ao longo do tempo, no Tratamento T3 - F1/água LAG/6 mg L -1 de Fe 2+ (sulfato ferroso) e no T3 F2/água LAG/18,8 mg L -1 de Fe 2+ (sulfato ferroso, óxido de ferro e hidróxido de ferro)/emissor /sólidos suspensos Tabela 2 Vazão média (L h -1 ), dos modelos H, I, J, K, L, M, N, O, P, e teste de Tukey a 5% de probabilidade, para a comparação de médias para cada emissor ao longo do tempo, no

26 25 Tratamento T4 - F2/água LAG/18,8 mg L -1 de Fe 2+ (sulfato ferroso, óxido de ferro e hidróxido de ferro)/emissor /sólidos suspensos/solução concentrada... 92

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28 27 1 INTRODUÇÃO A agricultura irrigada tem se tornado imprescindível, principalmente em áreas com escassez de precipitação pluvial ou com distribuição irregular da mesma, ao longo do ano. Atualmente a área mundial de produção agrícola é de aproximadamente 1,532 bilhões de hectares, dos quais cerca de 278 milhões de ha estão sob o domínio de infra-estrutura hídrica de irrigação. A área de 18% sob cultivo irrigado produz cerca de 44% da produção total agrícola, enquanto a agricultura de sequeiro responde pelo restante. A estimativa de potencial para acréscimo na área mundial dominada por sistemas de irrigação situa-se em cerca de 19 milhões de hectares, e considera a possibilidade das áreas potenciais brasileiras que representam um adicional, à atual área irrigada, de cerca de 26 milhões de hectares, ou seja, o Brasil detém um potencial superior a 13% das capacidades mundiais de incorporação de novas áreas à agricultura irrigada (CHRISTOFIDIS, 26). Entretanto do volume total de água destinada à agricultura irrigada apenas uma pequena parte é efetivamente utilizada pelas plantações, o restante perde-se por deficiências nas instalações de irrigação, negligências nestas operações ou simplesmente por mal uso da água destinada para este fim, desta forma o uso da irrigação localizada vem crescendo a cada dia, pois se destaca tanto por sua facilidade de operação como por sua eficiência e uniformidade de distribuição de água, refletindo em economia e aumento na produção das culturas. A uniformidade de aplicação e distribuição da água, nos sistema de irrigação localizada, torna-se um fator de fundamental importância, para uma eficiente irrigação e conseqüentemente um melhor aproveitamento dos recursos hídricos e uma maior redução nos custos. Um sistema de irrigação bem projetado permite que se obtenham uniformidade de aplicação de água acima de 9 %, o que se considera um bom índice para esse sistema. Todavia vários fatores podem afetar a uniformidade de distribuição da água nos sistemas de irrigação localizada, pressão de operação do emissor, velocidade da água na tubulação, alinhamento da linha lateral do equipamento, entupimento dos emissores, entre outros. O entupimento dos emissores influi diretamente na uniformidade de distribuição do sistema, provoca uma diminuição na uniformidade de distribuição (UD) e no aumento do coeficiente de variação de fabricação (CV f ). De acordo com Resende et al. (2), um aumento no CV f está relacionado ao processo de obstrução, cujo principal responsável é a qualidade da

29 28 água usada na irrigação, uma vez que o problema não afeta igualmente todos os emissores de uma instalação, introduzindo um novo fator de variação não previsto, que se somam às originadas pela variação de fabricação e dimensionamento hidráulico. O entupimento de emissores está diretamente relacionado à qualidade da água de irrigação que inclui fatores como: quantidade de partícula suspensa, composição química e população microbiana (COELHO, 27). É importante salientar que por melhor que seja a qualidade da água de irrigação, as obstruções sempre aparecem, necessitando fazer o tratamento da mesma, para que o sistema possa distribuí-la com a maior uniformidade possível, durante um espaço de tempo prolongado. Para realizar o tratamento, é necessário se fazer antes uma avaliação do risco de obstrução que a água oferece, para que se tenha uma idéia do tipo de tratamento a ser realizado. A qualidade dos componentes do sistema de irrigação localizada é outro importante fator que pode comprometer a uniformidade e a eficiência de aplicação de água do sistema, visto que uma grande variedade destes equipamentos de irrigação foi colocada no mercado nacional, nem sempre com informações técnicas suficientes sobre os produtos, necessitando-se que se procedam testes para verificar seu desempenho hidráulico em condições de operação no campo. Se os emissores entopem em curto espaço de tempo, os procedimentos de recuperação elevam os custos de manutenção e podem ainda não ser efetivo, o que normalmente leva o irrigante a abandonar o sistema e a retornar a métodos de irrigação menos eficientes. Portanto, levando-se em consideração os aspectos mencionados, o trabalho teve os seguintes objetivos: (a) Avaliar o desempenho de diferentes tubos gotejadores à suscetibilidade de entupimento em função da aplicação de ferro solúvel na água de irrigação, utilizando como fonte óxido de ferro, sulfato ferroso e hidróxido de ferro, aplicados via diferentes qualidades de água; (b) Verificar o potencial de entupimento em diferentes tubos gotejadores devido à aplicação de água contendo sólidos em suspensão (partículas de solo) em combinação com ferro solúvel e de águas contendo material orgânico (fitoplâncton), com o orifício dos emissores posicionados para baixo e para cima, e (c) Verificar se o limite máximo de ferro solúvel na água de irrigação (dano severo > 1.5 ppm), proposta por Bucks et. al (1979), é válida na condição de qualidade de água simulada neste trabalho.

30 29 2 DESENVOLVIMENTO 2.1 Revisão Bibliográfica Irrigação localizada A irrigação localizada é um método de irrigação no qual a água é aplicada diretamente na região radicular da planta, com pequena intensidade e alta freqüência, para manter a umidade próxima da ideal, ou seja, da capacidade de campo (BERNARDO et al., 26). Este método de irrigação tem sido o que mais se desenvolveu nas últimas décadas devido à maneira racional e econômica do uso da água, bem como do aumento da produção e de uma melhor qualidade da cultura. Segundo Pizarro (1996), estudo divulgado pela International Commission on Irrigation and Drainage - ICID em 1991 apontou um crescimento da área mundial irrigada por métodos de irrigação localizada de 63% em relação aos cinco anos anteriores e de 329% em relação aos dez anos que o precederam. Conforme Leão e Soares (2), a irrigação localizada não deve ser considerada somente como uma nova técnica para suprir de água as culturas, mas como parte integrante de um conjunto de técnicas agrícolas nos cultivos de determinadas plantas, sob condições controladas de umidade do solo, adubação, salinidade, doença e variedades selecionadas, de modo que se obtenham efeitos significativos na produção por área e por água consumida, assim também, quanto à qualidade do produto. As principais vantagens da irrigação localizada são: o controle mais rigoroso da quantidade da água fornecida à planta; o baixo consumo de energia elétrica; a elevada eficiência potencial de aplicação da água; o menor desenvolvimento de ervas daninha nas entre linhas de plantio; a manutenção da umidade do solo próxima à capacidade de campo e a facilidade de distribuição de fertilizante e de defensivo com a água de irrigação. Entretanto a irrigação por aplicação localizada apresenta limitações tais como o elevado custo inicial e de manutenção, instalações inadequada de alguns projetos que ocasionam o rompimento das tubulações, os danos causados por roedores, a distribuição deficiente do sistema radicular, a exigência de filtragem altamente eficiente e o fator mais limitante: a obstrução dos

31 3 emissores e tubulações por sedimentos e crescimento microbiano (HANSON; LAMM, 1995; SILVANAPPANN; LAMM, 1995). Outra desvantagem é que os sistemas de irrigação por gotejamento, normalmente requerem um maior nível de manejo em relação aos demais sistemas, incluindo freqüentes inspeções e uso de medidores de vazão e pressão para verificar se o sistema está funcionando como definido no projeto (SMAJSTRLA, 1991). No Brasil, a irrigação localizada começou a ser utilizada no final da década de 7 e nos últimos anos tem vivenciado um grande desenvolvimento, tanto em termos de tecnologia como em área irrigada. Christofidis (26) informa que a incorporação de áreas dominadas pelo método de irrigação localizada (gotejamento, microaspersão,etc), elevou-se de ha (1996), para cerca de 338. hectares (23/4). A região Nordeste expandiu sua área coberta com sistemas de irrigação localizados de 55. a hectares no mesmo período, e o estado da Bahia, tornou-se o estado com maior área irrigada pelo método localizado, respondendo por 52% deste total. Além dos dados fornecidos pelo autor, acredita-se que nos próximos anos não só novas áreas utilizarão predominantemente a irrigação localizada como, também, haverá uma conversão de outros métodos, tais como a irrigação por superfície e aspersão, para o gotejamento e microaspersão. O uso da irrigação localizada vem permitindo que o semi-árido brasileiro se torne uma região altamente tecnificada e especializada em produção de frutas e hortaliças de boa qualidade, com destaque para o Vale do São Francisco, cuja produção é destinada à exportação (LOIOLA; SOUZA, 21) Qualidade de água para a irrigação localizada A agricultura irrigada depende tanto da quantidade como da qualidade da água. No entanto, o aspecto qualidade tem sido desprezado devido ao fato de que no passado as fontes de água, no geral, eram abundantes, de boa qualidade e de fácil utilização. Esta situação, todavia, está se alterando em muitas localidades. O uso intensivo de praticamente todas as águas de boa qualidade implica, tanto para os projetos novos como para os antigos que requerem águas adicionais, em ter que se recorrer às águas de qualidade inferior. Para se evitar problemas conseqüentes, deve existir planejamento efetivo que assegure o melhor uso possível das águas de acordo com sua qualidade. (AYERS; WESTCOT, 1991).

32 31 No sistema de irrigação localizada a qualidade da água é essencial para uma perfeita operação e manutenção do mesmo. A água a ser utilizada neste sistema, deve ser cuidadosamente analisada com a intenção de avaliar qualquer problema potencial de entupimento (HASSAN, 1999). Segundo Rangel (21), há uma mudança temporal na qualidade da água ao longo do ano provocada pelas mudanças de estação. Desta forma, o sistema de tratamento deve ser dimensionado para operar satisfatoriamente durante a estação do ano em que a qualidade da água é a pior possível. A qualidade da água de irrigação está diretamente relacionada com a obstrução de emissores (POVOA; HILLS, 1994), a qual recebe diversas classificações, onde umas destas pode ser observada na Tabela 1 desenvolvida por Bucks et al. (1979), que tem por objetivo proporcionar uma orientação de caráter quantitativo, indicando critérios para avaliação do risco de entupimentos dos emissores. Tabela 1 Propostas de classificação do potencial de risco de águas no entupimento de sistemas de irrigação localizada Causa obstrutora potencial Unidade Grau de restrição ao uso Nenhum Leve a moderado Severo Sólidos suspensos mg L -1 < >1 ph mg L -1 < 7, 7,-8, >8, Sólidos dissolvidos mg L -1 < >2. Manganês mg L -1 <,1,1-1,5 >1,5 Ferro mg L -1 <,1,1-1,5 >1,5 Sulfeto de hidrogênio mg L -1 <,5,5-2, >2, População bacteriana N o máximo de < >5. UFC*/ml *Unidades Formadores de Colônia Fonte: Bucks, Nakayama e Gilbert (1979) A Tabela 1 de acordo com o trabalho de Pitts et al. (199), foi reformulada por Todd, em 198, onde foi acrescentado o item dureza, com valores de risco baixo para dureza menor que 15 mg L -1 ; risco moderado para o intervalo entre 15 e 3 mg L -1 e risco severo para dureza maior que 3 mg L -1. A falta de informações, completas e sistemáticas, quanto à qualidade da água, poderá conduzir ao uso de águas de qualidade inadequada, com conseqüentes efeitos deletérios nas propriedades físico-químicas dos solos, nos rendimentos das culturas e na obstrução de emissores.

33 32 Águas para irrigação provenientes de poços rasos, podem apresentam problemas de qualidade. Actinomicetos e Vitreoscilla, Enterobacter, Gallionela, Leptothrix, Toxothrix, Crenothrix e Sphaerotilus,bactérias oxidantes de Fe 2+, são freqüentemente observadas (GILBERT; FORD, 1986). Segundo Paterniani e Pinto (21), as águas de irrigação com ph inferior a 7 tornam-se corrosivas, enquanto valores acima de 7 favorecem a incrustação de materiais nas tubulações e equipamentos de irrigação. Segundo os mesmos autores outros aspectos devem ser verificados a fim de reduzir os efeitos corrosivos e incrustantes da água, tais como oxigênio dissolvido, gás sulfídrico, sólidos totais dissolvidos, cloretos, ferro, dureza total, entre outros. Pizarro (199), afirma que não se dispõe de um método para avaliar com total segurança os riscos de obstruções ocasionados pelo uso de uma determinada água de irrigação, pois alguns fatores são variáveis, como no caso da temperatura, que afeta a formação de precipitados e o desenvolvimento de microorganismos Ferro nas águas e nos solos O ferro nas águas é proveniente da intemperização do material geológico de origem, como solos e rochas, bem como do carreamento de materiais sólidos do entorno da bacia, proveniente das ações antrópicas. Na água de irrigação o ferro encontra-se em sua forma, reduzido (Fe +2 ), mais solúvel, que ao passar pelo sistema de filtragem oxida-se, precipitando e adquirindo a forma de Fe +3 (MANTOVANI, 26). O ferro e o manganês, em elevados teores são os principais causadores das obstruções de tubulações e emissores dos sistemas de irrigação. Estes elementos ao entrarem em contato com o oxigênio atmosférico ou incorporado à água, oxidam-se passando para as formas Fe 3+ e Mn 4+, de baixo coeficiente de solubilidade, precipitam-se facilmente no interior das tubulações e dos emissores, impedindo ou dificultando a passagem normal da água (MARTINS; SPERLING, 1997). Cordeiro (22), em pesquisas no município de Viçosa, Minas Gerais, constataram que problemas de obstrução de gotejadores, não raro acontecem em sistemas de irrigação por gotejamento abastecido com águas superficiais contendo elevada concentração de ferro.

34 33 Nos solos o ferro pode ser encontrado na forma de hematita (Fe 2 O 3 ), sesquióxido de férrico (Fe 2 O 3.3H 2 O) ou siderita (FeCO 3 ). Segundo Vanzela (24), o processo de erosão dos solos formados a base de sesquióxidos de ferro faz com que haja um aumento da concentração de ferro tanto solúvel quanto em suspensão nas águas. A Tabela 2 mostra os teores de ferro total (mg L -1 ) encontrados em águas de 5 cidades do sul de Minas Gerais no período de 1995 a 2. Tabela 2 Teores de ferro total (mg L -1 ) encontrados em águas de 5 cidades do sul de Minas Gerais no período de 1995 a 2 CIDADE Ferro total (mg L -1 ) CIDADE Ferro total (mg L -1 ) Alfenas 2,24 Itajubá 2,88 Baependi 2,63 Itapeva 2,47 Borda da Mata 2,2 Jacuí 2,35 Botelhos 2,7 Lavras 1,8 Brasópolis 4,31 Liberdade 2,27 Bueno Brandão 2,58 Maria da Fé 3,35 Cabo Verde 2,54 Minduri 2,1 Camanducaia 3,19 Monsenhor Paulo 3,72 Campos Gerais 2,74 Monte Sião 2,91 Cana Verde 2,38 Monte Sto. Minas 2,22 Candeias 2,16 Muzambinho 2,98 Careacú 3,79 Nova Resende 2,21 Carmo Cacheira 2,46 Perdões 3,4 Carvalhopólis 3,44 Piranguinho 2,36 Cássia 2,9 Pouso alegre 2,68 Conc. dos Ouros 2,67 S. Bento Abade 2,12 Conc. Rio Verde 2,35 S. José Barra 2,72 Cordislândia 3,84 S.Sebastião Paraíso 2,41 Cristais 3,31 Santana Vargem 2,3 Cruzília 2,28 Santo A. Amparo 2,79 Extrema 2,56 São Tiago 2,75 Fortaleza Minas 2,63 Sta. Rita Sapucaí 2,33 Guaranésia 2,35 Toledo 2,65 Guaxupé 3,15 Três Corações 2,74 Inconfidentes 3,25 Varginha 2,21 Fonte: Companhia de Saneamento de Minas Gerais (2) Obstruções em sistemas de irrigação por gotejamento O entupimento de emissores é um grave problema associado ao gotejamento, pois dificulta a operação de sistemas de irrigação, é de difícil detecção e sua limpeza e substituição podem ser bastante onerosas (NAKAYAMA; BUCKS, 1991). Nos dias atuais existem inúmeros gotejadores sendo comercializados, onde cada tipo de emissor possui uma sensibilidade própria ao entupimento, contudo, segundo Ravina et al. (1992),

35 34 todos os gotejadores são vulneráveis a obstrução pelo crescimento biológico, uma vez que, geralmente possuem passagens estreitas e aberturas pequenas, que variam de,5 a 1,5 mm. Entretanto, os emissores com maiores vazões são menos susceptíveis ao entupimento se comparados aos emissores do tipo orifício e aqueles que possuem membranas autolimpantes ou que possibilitam maior turbilhonamento da água no seu interior apresentam menos vulnerabilidade ao entupimento dos bocais dos emissores (RAVINA et al., 1992). As obstruções em sistemas de irrigação por gotejamento podem ocorrer devido a processos físicos (sedimentação de partículas inorgânicas em suspensão); processos químicos (deposição de minerais) e processos biológicos (desenvolvimento de microorganismos no interior das instalações) (PIZARRO, 1996). A Tabela 3, desenvolvida por Bucks et al. (1979) e adaptada por Feigin et al. (1991), apresenta de forma mais clara estes fatores. Tabela 3 - Elementos físicos, químicos e biológicos que provocam obstruções nos sistemas de irrigação localizada Físicos Químicos Biológicos (Sólidos em suspensão) (Precipitados) (Bactéria e alga) 1 Partículas inorgânicas: (a) Areia (b) Silte (c) Argila (d) Resíduo plástico 1 Carbonatos de cálcio ou magnésio 2 Sulfato de cálcio 1 Filamentos 2 Lodos 2 Partículas orgânicas: (a) Plantas aquáticas (fitoplâncton) (b) Animais aquáticos (zooplâncton) (c) Bactéria 3 Metais pesados 4 Hidróxidos, óxidos, carbonatos, silicatos e sulfetos 5 Óleo e outros lubrificantes 3 Deposições microbianas: (a) Ferro (b) Enxofre (c) Manganês Fonte: Feigin et al. (1991) 6 Fertilizantes: (a) Fosfato (b) Amônia líquida (c) Ferro, cobre, zinco e manganês O entupimento de emissores por causa física está principalmente relacionado com a quantidade de sedimentos que está presente em suspensão na água de irrigação ou que é succionada pelo conjunto motobomba. Partículas de PVC e fitas de polietileno utilizadas para vedação de rosca em tubos, bem como restos de corpos de pequenos insetos, principalmente formigas e aranhas, estão comumente associados à ocorrência deste tipo de entupimento; a existência de partículas físicas foi identificada por Gilbert et al. (1981) como a principal causa de entupimento de emissores, com 55% das ocorrências. Boman e Ontermaa (1994) observaram em

36 35 entrevistas a irrigantes, realizadas na Flórida, EUA, que o entupimento de emissores, por fatores físicos, foi observado em 72% dos entrevistados, estando próximo ao percentual de 54% determinado por Boman (1995), em estudo de campo, também na Flórida. Conforme Pitts et al., (199), mesmo partículas muito pequenas, como as de argila e organismos microscópicos, como algas e algumas bactérias, podem causar obstruções no sistema de irrigação, por floculação e formação de partículas maiores ou por precipitação de íons. O autor relata, também, que algumas bactérias, devido à oxidação do ferro dissolvido e do sulfeto de hidrogênio, originam biofilmes, que de acordo com Adin e Sacks (1991) agem como adesivos e facilitam a acumulação de argila, algas e outras partículas relativamente pequenas num mecanismo de entupimento gradual. A severidade do entupimento, muitas vezes, depende mais do tamanho do que da quantidade de partículas na água de irrigação (ADIN; SACKS, 1991). O entupimento de origem química em emissores se relaciona principalmente à passagem de determinados elementos químicos na forma natural em que se encontram solúveis na água, para um novo estado de oxidação/redução, de menor solubilidade, com formação de precipitados. Tais processos de oxidação/redução envolvem a presença de bactérias, as quais podem, ou não, ser específicas para um determinado elemento. Ferro, enxofre e manganês são os principais elementos químicos incluídos nesse processo. (GILBERT et al., 1979; LOPEZ et al., 1992). A condição de ph da água e a incompatibilidade entre fertilizantes são também responsáveis diretos por formação de precipitados químicos causadores de obstrução em emissores. (PATERNIANI; PINTO, 21). A obstrução devido a processos biológicos comporta-se como a maior comprometedora em sistemas de irrigação localizada. Os fatores de origem biológica são causados por pequenos organismos aquáticos, como larvas, algas, fungos e bactérias que passam através dos filtros e desenvolvem-se formando grandes colônias no interior as tubulações, sendo seu crescimento favorecido por condições de repouso, iluminação, temperatura e nutrientes, como nitrogênio e fósforo. O pequeno diâmetro do orifício de gotejadores e a pequena velocidade da água (<,5 m s -1 ), ao passar através dos emissores, favorecem o entupimento pelo crescimento biológico (TAJRISHY et al., 1994; RAVINA et al., 1997). Algas em águas superficiais podem adicionar carbono orgânico ao sistema, favorecendo o desenvolvimento de limo nas paredes das tubulações. A combinação de fertilizantes e o

37 36 aquecimento da água nas tubulações de cor preta, também, podem promover o crescimento de limo (GILBERT; FORD, 1986). Resende et al. (2), verificaram que o entupimento por causa biológica estava mais relacionado à arquitetura interna dos gotejadores do que aos parâmetros de vazão e diâmetro do orifício. O desenvolvimento de microorganismos no interior das tubulações de irrigação pode ser a causa mais freqüente de obstruções em qualquer ponto da rede, embora seu efeito seja mais prejudicial nos emissores. Neste fenômeno intervém a presença dos próprios microorganismos, além de outros fatores como qualidade da água (conteúdo de Fe e SH 2, oxigênio e ph), temperatura de água etc. (PIZARRO, 1996). Além das partículas inorgânicas e orgânicas, resíduos plásticos e pequenos organismos podem bloquear os gotejadores de sistemas de irrigação localizada (GILBERT et al., 1981; ADIN et al., 1991). Gilbert et al. (1981) relataram que a presença de resíduos plásticos do próprio sistema é a causa mais comum de obstrução sendo responsável por 26% dos entupimentos observados no estudo Obstrução de gotejadores devido a sólidos em suspensão Segundo Galtaldini e Mendonça (23) o termo sólidos é amplamente usado para a maioria dos compostos presentes em água e que permanecem em estado sólidos após evaporação. Em saneamento, sólidos nas águas correspondem a toda matéria que permanece como resíduo após evaporação, secagem ou calcinação da amostra durante um tempo fixado (AGÊNCIA NACIONAL DE ÁGUAS, 25). Os sólidos suspensos que podem entupir as pequenas passagens dos gotejadores, na maioria das vezes, possuem componentes de origem mineral (areia, silte, argila etc.), ou orgânica (matéria orgânica morta, tais como detritos animais e vegetais, e viva tais como bactérias, vírus, protozoários e outros). Geralmente, partículas maiores que,1 do diâmetro da passagem do escoamento de água no gotejador representam risco potencial de entupimento (KELLER; BLIESNER, 199).

38 37 Segundo Bucks (1979), águas contendo teores maiores que 5 mg L -1 de sólidos em suspensão, possuem ligeira a moderada restrição de uso nos sistemas de irrigação localizada, pois podem causar obstruções físicas. Partículas em suspensão na água, maiores que o orifício do gotejador são as principais causas de entupimento em emissores, no entanto, de acordo com Pitts et al. (199), as pesquisas mostram que, mesmo utilizando água com mais de 5 mg L -1 de sólidos em suspensão o entupimento pode ser evitado, quando os tamanhos das partículas forem maiores que a malha dos elementos filtrantes. López et al. (1992) afirmam que dependendo do tipo de sólidos em suspensão ou impurezas da água, os sistemas devem ser providos de algum tipo de equipamento de filtragem. Segundo os autores, se forem consideradas a natureza das obstruções, as mesmas podem ser causadas por partículas orgânicas ou inorgânicas ou, por precipitações e/ou proliferação de bactérias O efeito das ferrobactérias na obstrução de gotejadores A obstrução de emissores, causada por bactérias que oxidam o ferro apresentam um difícil controle. Até mesmo concentrações férreas muito pequenas, menores que,5 mg L -1, são suficientes para promover o crescimento bacteriano, que geralmente apresenta coloração avermelhada. A precipitação do ferro e o rápido crescimento das bactérias criam um material volumoso que pode entupir um sistema de irrigação por gotejamento completamente em questão de algumas semanas (TEIXEIRA, 26). Os gêneros das ferrobactérias mais comuns que causam problemas de obstrução nos emissores, quando presentes na água são: Sphaerotillus, Leptothrix, Crenothrix, Toxothrix e Gallionella. Os quatro primeiros gêneros se caracterizam pelo arranjo filamentoso de suas células, que são envolvidas por uma bainha, daí recebem, também, a denominação de bactérias com bainha. As bactérias do gênero Gallionella são unicelulares, retiformes ou encurvadas e segregam um filamento longo, em forma de fitas entrelaçadas, a partir do hidróxido férrico depositado na célula. Alguns gêneros de bactérias filamentosas oxidam Fe 2+ (ferro solúvel) transformando em F 3+ 2 (ferro insolúvel), que serve como fonte primária de energia para essas bactérias, causando,

39 38 assim, a precipitação deste elemento, especialmente nas concentrações de Fe 2+ acima de,4 mg L -1 (GILBERT; FORD, 1986). Bactérias não-filamentosas dos gêneros Pseudomonas e Enterobacter, também, podem precipitar o ferro solúvel e reter o precipitado na massa gelatinosa formada por elas, atuando como cimentante de pequenas partículas minerais (FORD, 1993; PIZARRO, 1996). Posteriormente, o ferro insolúvel forma o hidróxido férrico Fe (OH) 3, que é um precipitado com elevado potencial de entupimento de gotejadores. Estas bactérias, também, têm importância sanitária, causando a formação de crostas de ferrugem no interior de tubos ou de residências, precipitando hidróxido férrico em águas ricas nesse elemento. Elas chegam a formar extensos depósitos geológicos de ferro e, nas canalizações, constituem freqüentes causas de obstruções, além de dar uma coloração parda avermelhada à água. Segundo Silva e Almeida (1979), as ferrobactérias desenvolvem-se em ph que varia entre 4,3 e 8,5 e conforme Ralph e Stevenson (1995), a taxa de oxidação do íon ferroso (Fe 2+ ) por ferrobactérias, está diretamente relacionada ao valor do ph da água de irrigação, onde a maior taxa desta oxidação ocorrem em águas com ph 5,8. Estes organismos não produzem seu próprio alimento e não requerem luz do sol para se desenvolver. No entanto, sistemas com suprimento de água aberto são mais suscetíveis ao desenvolvimento de mucilagem (KELLER; BLIESNER, 199). Conforme English (1985) as interações, entre ferro e bactérias, podem ocorrer em concentrações muito baixas de ferro, da ordem de,1 mg L -1, onde o ferro precipitado forma uma incrustação vermelha, amarelo ou bronzeado que adere ao PVC ou em tubos de polietileno, podendo, até mesmo entupir completamente os emissores. Contudo, Ayers e Westcot (1991) concordam que, quando os custos de filtros são incluídos, o valor máximo do teor de ferro na água pode chegar até 2, mg L -1. A oxidação do ferro pode ocorrer, também, pelo contato do mesmo, com o ar ou com agentes oxidantes (Cloro Livre) contidos na água, tanto em ambientes aeróbico como anaeróbico (KELLER; BLIESNER, 199). Um dos exemplos mais freqüentes de biocorrosão, causada por ferrobactérias, é observado em tubulações, de ferro fundido, utilizadas para a distribuição de água potável e para a irrigação, em que excrescências tuberculares, formadas na parede interna das tubulações, são constituídas principalmente por hidróxido férrico associado a outros compostos de ferro, cálcio e manganês (TEIXEIRA, 26).

40 Obstrução de gotejadores devido a interações de fatores Estudos realizados por Taylor et al. (1995) evidenciaram que as interações entre fatores físicos, químicos e biológicos foram responsáveis por 9% dos gotejadores entupidos. Segundo Costa et al. (1994), a fertirrigação promove o desenvolvimento e a proliferação de fungos e algas, aumentando, o risco de entupimento dos gotejadores. Adin et al. (1991) relataram que as algas presentes em efluentes obstruíram gotejadores, somente após a ocorrência de deposições minerais ou de material gelatinoso. Bucks et al. (1979), relatam que os fatores químicos, físicos e biológicos de entupimento possuem uma estreita relação, portanto, pode-se reduzir o efeito de um ou dois fatores ao se controlar outro, como no caso do biofilme, que ao ser reduzido, ocorre uma diminuição na tendência de partículas em suspensão aderirem e desenvolverem lodo nos emissores e nas linha de irrigação. O processo de entupimento causado por biofilme é outro importante exemplo sobre interações de fatores na obstrução de gotejadores, de acordo com Taylor et al. (1995), o biofilme desenvolve-se dentro de linhas laterais devido a deposição de algas e de outros sólidos orgânicos, onde as altas concentrações de matéria orgânica estimulam o crescimento de bactérias heterotróficas formando o biofilme. A tensão de cisalhamento proporcionada pelo fluxo de água junto às paredes da tubulação promove o desprendimento de fragmentos do biofilme, que são então depositados sobre as partículas inorgânicas que estavam inicialmente alojadas nas estreitas passagens dos gotejadores, desencadeando, assim, o entupimento. Águas com teores entre,1 e,3 mg L -1 de ferro, originam formas de incrustação geralmente ligeiras; quando a concentração de ferro varia entre,4 e 1,5 mg L -1 poderá aparecer formas graves de incrustação, se, existirem outras condições favoráveis ao desenvolvimento dos organismos. Acima deste último valor, à ação das ferrobactérias associa-se à precipitação química do ferro, que, por seu lado, parece ter ação na deposição de substâncias orgânicas em suspensão (FORD, 1986). Theis e Singer (1974) descreveram uma particularidade do íon ferroso (Fe 2+ ), que consiste na sua capacidade de associar-se a determinados materiais orgânicos, formando complexos resistentes ao efeito da oxidação, mesmo com a presença de oxigênio dissolvido na água.

41 4 Filtragens eficientes e lavagens periódicas das linhas laterais do sistema de irrigação localizada ajudam a controlar as obstruções causadas por agentes físicos, contudo, partículas combinadas com lodo de bactérias, muitas vezes, criam um tipo de obstrução que pode não ser controlado pelo processo de filtração, fato este observado por Gilbert e Ford (1986), que coletaram, dentro de emissores entupidos, um material cimentado juntamente com o lodo de bactérias do gênero Pseudomonas e Enterobacteria, embora as partículas individuais, desta massa, fossem bastante pequenas para passar através dos emissores. Segundo Clark e Smajstrla (1992), os sistemas de irrigação localizada podem ser obstruídos parcial ou completamente através do crescimento de bactérias, fungos ou algas que estão presentes nas fontes hídricas superficiais e subterrâneas os quais se desenvolvem com facilidade quando estão presentes na água de irrigação elementos químicos como nitrogênio, fósforo, enxofre e ferro como fonte de nutriente para as culturas irrigadas Técnicas para reduzir o entupimento dos emissores A sensibilidade ao entupimento é uma consideração muito importante na seleção do gotejador, geralmente, emissores com seção transversal abaixo de 1,5 mm apresentam alguma sensibilidade à obstrução. A geometria da passagem da água, também deve ser uma característica do emissor a ser considerada. Neste caso, são preferíveis: os gotejadores com poucas zonas mortas no conduto de passagem,no caso dos não autocompensantes, pois os auto-compensantes reduzem a passagem à medida que se aumenta a pressão (LOPEZ et al., 1997). O bom desempenho dos sistemas de irrigação localizada deve ser maximizado, a fim de assegurar uma relação custo/benefício favorável. Se os emissores entopem em um curto espaço de tempo, os procedimentos de recuperação irão proporcionar custos adicionais na manutenção do sistema, além de que podem não ser tão eficientes em algumas circunstâncias. Boman e Ontermaa (1994), através de entrevistas realizadas com irrigantes, representando 53 mil hectares com o cultivo de citrus no estado da Califórnia EUA -, constataram que o custo médio para prevenção no processo de obstrução de emissores de U$6, por hectare. As técnicas para a redução e prevenção do entupimento de gotejadores consistem em se associar medidas relacionadas ao manejo do sistema de irrigação, tais como filtragem da água; inspeção do campo e lavagem das linhas laterais, ao tratamento químico da água. No tratamento

42 41 químico, a cloração é o processo mais utilizado, porém, outras substâncias podem ser utilizadas, tais como: ácidos clorídricos e fosfóricos; sais de cobre e a amônia entre outros (GILBERT; FORD, 1986). É importante salientar que, a escolha de uma ou mais medidas citadas, para a redução e prevenção do entupimento de emissores, deve ser cuidadosa, pois em certos casos podem ser ineficientes, dispendiosas, apresentando riscos à saúde humana ou causando resultados indesejáveis, como a fitotoxidez. Usualmente utilizam-se filtros combinados a um tratamento químico, inspeção a campo e lavagem das linhas laterais. Embora o processo de filtragem isoladamente não previna o entupimento de gotejadores, mesmo com a utilização de filtros de areia, uma filtragem adequada da água de irrigação reduz o requerimento de cloração e a freqüência de lavagem das linhas laterais (TAJRISHY et. al., 1994). Conforme Capra e Scicolone (24) a filtração da água é a principal ação preventiva quanto ao entupimento de emissores, causada por partículas tanto de origem mineral quanto orgânica. Se a água de irrigação for residuária e apresentar elevada concentração de sólidos suspensos, recomenda-se o emprego de sedimentadores, eficientes na remoção de areia e silte. A instalação de válvulas automáticas, ou aberturas manuais periódicas do final de linha, ajuda a remover partículas sedimentadas (SMAJSTRLA; BOMAN, 1999). A freqüência de lavagem das linhas dependerá da qualidade da água de irrigação. Em alguns casos, há necessidade de lavagem das linhas após cada irrigação. A velocidade mínima recomendada é de,3 m.s -1 para permitir o deslocamento e transporte das partículas (CORDEIRO, 22). Ravina et al. (1992), trabalhando com 12 modelos diferentes de gotejadores, concluíram que a grande maioria dos emissores apresentou maior confiabilidade de operação quando se associaram filtro de tela de 8 mesh, cloração diária (1 mg L -1 ) e lavagem das laterais a cada duas semanas. Normalmente no tratamento químico, adotam-se medidas cujo objetivo é evitar que as obstruções apareçam rapidamente, o que se define como tratamento preventivo. Por outro lado, existem recomendações de tratamento químico, para que as obstruções já existentes sejam destruídas, esse tipo de tratamento chama-se tratamento de limpeza ou de recuperação. Para o tratamento de recuperação dos emissores existem produtos que removem a mucilagem aderida às paredes das tubulações e gotejadores deixando, assim, a passagem de água novamente livre (VIEIRA et al., 24).

43 42 O cloro é um tratamento químico, freqüentemente utilizado como preventivo da água de irrigação e de acordo com Pizarro (1996), é importante que no último emissor da linha lateral a água saia com uma concentração de cloro livre entre,5 e 1, mg L -1, por aproximadamente 45 minutos. se o tempo for inferior ao recomendado não haverá segurança em relação ao efeito bactericida, e no caso de uma a concentração menor, o efeito poderá ser inverso, uma vez que quantidades insuficientes de cloro podem estimular o rápido crescimento de bactérias. Cordeiro (22) aplicou continuamente, em seu estudo com cinco modelos de gotejadores, abastecidos com água contendo aproximadamente 3, mg L -1 de ferro, uma concentração de,5 a 1, mg L -1 de cloro livre na água. O autor utilizou à cloração, aeração e decantação como medida preventiva e concluiu, após 3 horas de funcionamento, que não houve redução significativa de vazão em nenhum modelo testado. Hills e Brenes (21) recomendam manter o regime turbulento no interior das linhas laterais de gotejamento para evitar sedimentação das partículas suspensas e posterior obstrução dos orifícios. Conforme Pizarro (1996), uma medida bastante eficiente para reduzir e até mesmo eliminar as obstruções causadas pelo ferro, seria a precipitação de todo este íon, que pode ser conseguido arejando a água por meio de saltos, bandejas, sistemas mecânicos em tanques abertos; ou injetando ar na água induzindo, assim, à oxidação e precipitação do ferro, onde uma vez precipitado, o ferro pode ser separado por meio de filtros. No entanto, ambos os processos devem ser avaliados sob o ponto de vista econômico. O uso de leitos cultivados com macrófitas pode ser uma técnica no tratamento da água residuária a ser utilizada na irrigação, no entanto, de acordo com Sandri et al. (2), estudos mostram que, embora a remoção de matéria orgânica tenha se mostrado eficiente com a aplicação deste método, a presença de microrganismos ainda é elevada, necessitando, assim, de estudos mais detalhados quanto ao efeito de sua aplicação sobre o sistema solo-água-planta, considerando as condições climáticas, desenvolvimento de cultura, qualidade dos efluentes gerados e método de irrigação. Nakayama e Bucks (1991) sugerem o uso de inibidores químicos adicionados ao material plástico do emissor, para o tratamento preventivo, do entupimento de origem biológica, a exemplo do uso de herbicidas para o controle de intrusão por raízes em linhas de gotejadores que trabalham enterradas no solo. No tocante à utilização de emissores autolimpantes, os autores

44 43 ressaltam que, na prática, as membranas flexíveis utilizadas tendem a falhar com o tempo, como resultado da sua deterioração, em função dos vários produtos químicos adicionados ao sistema. Jackson e Kay (1987) sugerem a utilização de emissores pulsantes, com vazões equivalentes até três vezes à vazão contínua, como forma de aumentar o diâmetro de passagem dos emissores sem alterar seu padrão de molhamento, diminuindo, assim, o risco de entupimento Uniformidade de Distribuição de água A uniformidade de distribuição (UD) de água às plantas é fundamental para a obtenção da máxima produtividade da lavoura e/ou rentabilidade estando diretamente ligada ao problema de entupimento dos gotejadores, bem como ao controle de qualidade nos processos de fabricação dos gotejadores e ela é um fator importante a ser determinado, a fim de relacionar a eficiência de aplicação com o melhor espaçamento entre linhas (MERRIAM; KELLER, 1978). Tajrishy et al. (1994) afirmam que o entupimento de uma pequena percentagem dos emissores pode afetar severamente a uniformidade de distribuição da água. Smajstrla (1995) acrescenta também a redução na uniformidade de distribuição de nutrientes, de crescimento e de rendimento das plantas. Na literatura disponível, há poucos modelos empíricos que relacionam a uniformidade e aplicação de água com o entupimento de gotejadores. Bralts et al. (1987) propuseram, a partir do coeficiente de variação de fluxo do emissor, um coeficiente estatístico de uniformidade (Vq), o qual inclui o grau de entupimento de emissores, conforme apresentado na Equação 1. O inconveniente desta metodologia de avaliação de sistemas já instalados reside na dificuldade de mensuração do grau de entupimento p parcial do emissor. Adicionalmente, os autores não definem o que consideram um emissor parcialmente entupido o que dificulta a determinação do parâmetro a da equação, no entanto Coelho (27) afirma que seja qualquer valor abaixo ou acima da vazão relativa (1%). Na comparação experimental do coeficiente proposto, os autores não conseguiram adequar uma metodologia conveniente para a simulação do entupimento parcial de emissores, fazendo-a somente para o entupimento total, por meio do uso de adesivo plástico à saída do orifício dos emissores, de forma uniformemente distribuída ao longo da linha lateral.

45 44 2 [ + a( 1 p) ] 2 [ t + a( 1 p) ] 2 [ + 1] n t V q = V (1) Em que: Vq - coeficiente de variação de emissores entupidos, decimal; V - coeficiente de variação de emissores sem entupimento, adimensional; n - número de emissores avaliados, adimensional; t - número de emissores sem entupimento, adimensional; p- grau de entupimento parcial do emissor, adimensional e a - número de emissores parcialmente entupidos, adimensional. Bralts et al. (1987), também propuseram outro coeficiente estatístico para expressar a uniformidade de distribuição de água em um sistema de irrigação localizada, conforme mostra a Equação 2. U S σ q 1 1 (2) q = m Em que: US - uniformidade estatística (%); σ q desvio padrão da média das vazões dos gotejadores (L h -1 ) e q m - vazão média dos emissores (L h -1 ). Outro coeficiente utilizado para expressar a uniformidade de distribuição de água em um sistema de irrigação localizada, de acordo com Merriam e Keller (1978) é um método de obtenção da ou uniformidade de distribuição (UD) dada pela relação entre a vazão média dos 25% menores valores e a média de todas as vazões dos gotejadores ensaiados, conforme mostra a Equação 3. q % UD = (3) Em que: UD uniformidade de distribuição (%); q 25% - vazão média dos 25% menores valores de vazão observada (L h -1 ) e 25 q m

46 45 q m média de todas as vazões (L h -1 ) Na Tabela 4, estão apresentados os valores de uniformidade estatística (Us), recomendados pela norma ASAE EP 458 (ASAE Standards, 21), comparados com os valores de coeficiente de uniformidade sugeridos por Merriam e Keller (1978). Tabela 4 - Classificação dos sistemas de irrigação por gotejamento segundo a uniformidade estatística (Us) e uniformidade de emissão (EU) Classe Us (%) EU (%) Excelente 95-1 > 9 Boa Razoável Ruim 65-7 < 7 Inaceitável < 6 Fonte: ASAE (1998); Merriam e Keller (1978) Uma baixa uniformidade significa que há excesso de água em certos pontos do campo e falta de água em outros. Para atender as necessidades hídricas das plantas localizadas em posição crítica, aumenta-se o consumo de água utilizada na irrigação da área, podendo haver percolação profunda da água, aumento no consumo de energia, lixiviação de nutrientes, necessidade de drenagem e contaminação subterrânea (CAPRA; SCICOLONE, 24). Desta forma, pode-se afirmar que, quanto maior o valor do coeficiente de distribuição de água de um sistema, menor serão as lâminas aplicadas para se atingir uma máxima produção. Conforme Lopes et al. (1997) a não uniformidade de distribuição nos sistemas localizados resulta de uma série de fatores associados: diferença de pressão, que se produz na rede, devido às perdas de carga e à irregularidade da topografia do terreno; insatisfatória uniformidade de fabricação dos emissores, em razão do inadequado controle de qualidade; número de emissores por planta; variação das características hidráulicas dos emissores, ao longo do tempo, devido a possíveis obstruções e/ou envelhecimento, temperatura e variação de fabricação dos reguladores de pressão quando existirem Coeficiente de Variação de Fabricação O coeficiente de variação de fabricação (CV f ) é um índice que informa a variação da vazão para uma determinada amostra de gotejadores novos. Considerando que as secções transversais de fluxo são normalmente de diâmetros reduzidos, a fabricação deverá ser precisa,

47 46 uniforme e constantemente monitorada, pois pequenas variações poderão causar grandes diferenças na vazão (VIEIRA, 1996). Entretanto, Moraes (1984) salienta que é praticamente impossível fabricar duas unidades exatamente iguais, pois alguma variação sempre existirá entre objetos supostamente idênticos. Keller e Karmeli (1974) propuseram o uso do coeficiente de variação de fabricação em equipamentos de irrigação, como medida estatística do processo de fabricação dos emissores. O CV f pode ser estimado pela relação entre o desvio-padrão da vazão de uma amostra pela respectiva média, conforme mostra a Equação 3, proposta por Solomon (1979). em que: CV f σ = 1 (4) q CV f coeficiente de variação de fabricação (%); σ desvio padrão da vazão média do emissor (L h -1 ) e q m vazão média a determinada pressão e temperatura padrão (L h -1 ). m Hillel (1982), agrupa os emissores em 2 categorias e os qualifica de acordo com o coeficiente de variação de fabricação, conforme mostra a Tabela 5. Tabela 5 Classificação do Coeficiente de Variação de Fabricação (CVf) de gotejadores, miniaspersores, difusores e tubos gotejadores, segundo Hillel (1982) (1) Gotejadores, miniaspersores e difusores (2) Tubos gotejadores CV f Classificação CV f Classificação < 5% bons < 1% bons 5 a 1% médios; 1 a 2% médios 1 a 15% deficiente; > 2% inaceitáveis > 15% inaceitáveis. Fonte: Hillel (1982) O Coeficiente de variação de fabricação é um importante fator que influencia a uniformidade de emissão de água e, conseqüentemente, a eficiência do sistema de irrigação. Existem diversas classificações de emissores quanto à uniformidade de vazão, como as apresentadas por Solomon (1984) e a Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT 12:2.8-22/86), apresentadas nas Tabelas 6 e 7 respectivamente.

48 47 Tabela 6 Classificação de emissores quanto à uniformidade de vazão, segundo Solomon (1984) Classificação CVF excelente; < 3% média 4 a 7% marginal 8 a 1% ruim 11 a 14% inaceitável > 15% Fonte: Solomon (1984) Tabela 7 Classificação de emissores quanto à uniformidade de vazão, segundo ABNT (12:2.8-22/86) Classificação CVF boa < 1% média 1 a 2% marginal 2 a 3% inaceitável > 3% Fonte: Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT (1986) A ABNT (1986) sugere ao se determinar o coeficiente de variação de fabricação dos emissores, que se utilize uma amostra de no mínimo 5 gotejadores e 2 microaspersores, retiradas aleatoriamente da linha de produção. 2.2 Material e Métodos Localização do Experimento A presente pesquisa foi conduzida no Laboratório de Irrigação de Irrigação da Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz - ESALQ/USP, localizada no município de Piracicaba - SP, cujo clima é classificado como Cwa - subtropical úmido, segundo classificação climática de Köppen, temperatura média máxima superior a 22 C e média mínima de 18 C, ocorrendo chuvas de verão e secas de inverno Descrição da estrutura experimental e funcionamento do sistema O experimento foi desenvolvido em uma bancada de ensaios, construída em estrutura metálica composta por três andares, com 11, m de comprimento, 4, m de largura e 5,8 m de altura, sendo cada andar da bancada independente dos demais, permitindo, assim, a realização de ensaios de pesquisa simultâneos. Nas Figuras 1a,b são apresentadas em vista frontal a

49 48 distribuição dos módulos da bancada de ensaio e as Figuras 2a,b mostram uma vista interna do pavimento térreo e uma vista lateral dos módulos 1 e 3 da bancada de ensaios, respectivamente. Os andares foram divididos em duas partes, sendo cada uma composta por diferentes níveis para a inserção das linhas gotejadoras que foram unidas no início e no final da bancada por registros e conexões de PVC (Figura 3a). Para a condução da água e montagem das linhas de gotejadores do ensaio utilizou-se um registro de 2 na linha principal e um registro de ¾ na entrada de cada nível (Figura 3b). Na entrada de cada módulo da bancada, foi instalada uma tomada de pressão, permitindo o ajuste da pressão a cada medição de vazão, e se necessário, ajustada àquela preestabelecida. Para a medição e monitoramento da pressão de serviço, foi utilizado um manômetro com faixa de leitura de 7 kpa, calibrado previamente por um manômetro de peso morto. a b Módulo 6 Módulo 5 Módulo 4 Módulo 3 Módulo 2 Módulo 1 Figura 1 - Visão frontal da bancada de ensaios de gotejadores: (a) bancada com apenas 1 módulo funcionando e (b) bancada com os quatro módulos funcionando

50 49 a b Figura 2 (a) Vista interna, do pavimento térreo, da bancada de ensaios e (b) detalhe de montagem da vista lateral dos módulos 1 e 3 da bancada de ensaios a b Figura 3 (a) Linhas gotejadoras inseridas na bancada de ensaio e (b) registros de ¾ utilizados para o controle da entrada de água nos tubos gotejadores O sistema de pressurização utilizado no experimento foi composto por um conjunto de motobomba centrífuga da marca KSB, modelo KSB Hydrobloc C 75, (Figura 4a), cuja operação de funcionamento foi realizada manualmente, obedecendo rigorosamente os horários de inicio e fim de cada aplicação. Para evitar a entrada de partículas em suspensão no sistema, foi utilizado um filtro de disco de 12 mesh/amiad (Figura 4b), com capacidade para 15 m 3 h -1 de vazão, cuja limpeza era feita a cada 12 horas de funcionamento.

51 5 a b Figura 4 (a) Motobomba centrífuga e (b) filtro de disco, utilizados no sistema de irrigação do experimento No preparo e armazenamento das soluções utilizaram-se caixas de amianto, com capacidade para 1 L, que foram conectadas ao conjunto motobomba por meio de uma sucção de,6 m de diâmetro, através de um adaptador de caixa d'água e o bombeamento de cada solução foi controlado por um registro de esfera de,6 m, instalado na extremidade da sucção dentro da caixa, permitindo o bombeamento de apenas uma solução por vez. O sistema de aplicação das soluções foi adaptado de tal forma que permitia um processo de recirculação da mesma, onde a solução gotejada era recolhida por dois conjuntos de telhas de aço zincado (forradas com filme plástico), com uma inclinação de 3 %, aonde conduzia a solução para uma calha de zinco revestida com fibra de vidro, localizada no centro do modulo (Figura 5a,b), que retornava a solução para a caixa da respectiva captação, através de um conjunto de tubos PVC de 1 mm (Figura 6a,b). a b Figura 5 (a) Conjunto de telhas de aço zincado e (b) calha de zinco revestida com fibra de vidro, utilizadas na captação da solução gotejada

52 51 a b Figura 6 (a, b) Tubulação de PVC utilizada para retorno da solução à caixa da respectiva captação Ao final da aplicação, os registros eram fechados com o sistema ainda em funcionamento, para evitar o retorno da solução ao reservatório, garantindo assim que a solução permanecesse em contato com toda a superfície interna da linha gotejadora. Para evitar uma perda acentuada da solução ao longo da semana, foram colocadas cortinas de plásticos nas laterais da bancada de ensaio. Após cada ensaio de vazão, o sistema permanecia desligado por um dia, com o objetivo de se fazer limpeza, preparo das novas soluções, reparos e manutenção do sistema Descrição do experimento A pesquisa foi realizada no período de abril de 27 a março de 28, onde se realizou dois experimentos (A e B). No experimento A utilizou-se tubos gotejadores novos que foram testados em duas fases (1 e 2). Na fase 1, do experimento A, avaliou-se a susceptibilidade de diferentes tubos gotejadores ao entupimento por ferro solúvel na água de irrigação (óxido de ferro e sulfato ferroso), via duas qualidades de água (com e sem carga orgânica), na fase 2, do experimento A, avaliou-se a susceptibilidade de diferentes tubos gotejadores ao entupimento por aplicação de ferro solúvel na água de irrigação (óxido de ferro, sulfato ferroso e hidróxido de ferro), carga orgânica (fitoplâncton/algas) e sólidos suspensos (solo), com os emissores dos tubos gotejadores posicionados para cima e para baixo. O experimento B foi realizado em apenas uma única fase, onde se utilizou modelos de tubos gotejadores já usados em outras pesquisas, neste experimento avaliou-se a susceptibilidade de diferentes tubos gotejadores ao entupimento por ferro solúvel na água de irrigação (óxido de

53 52 ferro, sulfato ferroso e hidróxido de ferro), carga orgânica (fitoplâncton/algas) e sólidos suspensos (partículas de solo). As características físicas do solo utilizado na fase 2 do experimento A e no tratamento T6 do experimento B encontram-se na Tabela 8. Tabela 8 Características físicas do solo da área experimental Granulometria (%) Classe Textural Densidade (g.cm -3 ) argila silte areia global partículas argilosa 48,16 17,72 34,12 1,45 2,79 As Fases 1 e 2 do experimento A foram realizadas no módulo 2 da bancada de ensaio onde foram montados quatro setores (1, 2, 3 e 4), com o objetivo de otimizar o uso da bancada permitindo que em cada setor fosse aplicado um tratamento diferente, porém nos mesmos modelos de tubos gotejadores, facilitando assim, o desenvolvimento de diversos estudos simultaneamente. Cada setor era composto por 16 tipos diferentes de gotejadores, onde destes, 7 eram convencionais (A, B, C, D, E, F e G) e 9 autocompensantes (H, I, J, K, L, M, N, O e P), totalizando 64 mangueiras em todo o módulo. Nas Figuras 7 e 8 encontram-se a distribuição dos setores das Fase 1 e 2, do experimento A, na bancada de ensaio. A Fase 1 do experimento A avaliou a susceptibilidade dos tubos gotejadores ao entupimento quando submetidos à aplicação de 6 mg L -1 de ferro solúvel (Fe +2 ) e teve duração de 36 horas de aplicação. Nesta fase utilizou-se, como fonte de ferro, sulfato ferroso e óxido de ferro, aplicados via duas qualidades de água, a saber: água proveniente da estação de tratamento de água da ESALQ/USP (água do LABORATÓRIO - LAB), e água oriunda do lago paisagístico pertencente ao Departamento de Ciências Exatas da ESALQ/USP (água do LAGO - LAG) rica em material orgânico do tipo algas verdes (fitoplâncton). Nas Tabelas 9 e 1 são apresentadas as análises das águas LAB e LAG, respectivamente. A combinação do sulfato ferroso com a água LAB e do óxido de ferro com a água LAB, resultou nos tratamentos T1 e T2 aplicados nos setores 1 e 2, respectivamente e teve por objetivo avaliar a suceptibilidade dos gotejadores ao entupimento por ferro solúvel. A combinação do sulfato ferroso com a água LAG e do óxido de ferro com a água LAG, resultou nos tratamentos T3 e T4 aplicados nos setores 3 e 4, respectivamente e avaliou o grau de entupimento por ferro

54 53 solúvel e carga orgânica (fitoplânctons), carga esta proveniente da água LAG. Nesta fase (FASE 1) os tratamentos permaneciam 12 horas em aplicação continua e 36 horas em repouso. Os tratamentos realizados na fase 1 do experimento A podem ser resumidos da seguinte forma: 1. Tratamento T1 (linhas gotejadoras do setor 1): 6 mg L -1 de Fe +2 (sulfato ferroso) + água LAB; 2. Tratamento T2 (linhas gotejadoras do setor 2): 6 mg L -1 de Fe +2 (óxido de ferro) + água LAB; 3. Tratamento T3 (linhas gotejadoras do setor 3): 6 mg L -1 de Fe +2 (sulfato ferroso) + carga orgânica (água LAG) e 4. Tratamento T4 (linhas gotejadoras do setor 4): 6 mg L -1 de Fe +2 (óxido de ferro) + carga orgânica (água LAG). Na Fase 2, do experimento A, os tratamentos permaneciam 24 horas em aplicação continua e 72 horas em repouso e avaliou-se a susceptibilidade dos tubos gotejadores ao entupimento quando submetidos à aplicação de carga orgânica (fitoplâncton / algas), mais sólidos em suspensão, na concentração de 49 mg L -1 e 18,8 mg L -1 de ferro solúvel (Fe +2 ), onde se utilizou como fonte de ferro uma associação de sulfato ferroso (6 mg L -1 ), de óxido de ferro (6 mg L -1 ) e de hidróxido de ferro (6,8 mg L -1 ); associados apenas a água LAG B e teve duração de 168 horas de aplicação. Nesta fase (FASE 2), as linhas gotejadoras dos setores 1 (T1) e 2 (T2) tiveram seus orifícios posicionados para baixo e as linhas gotejadoras dos setores 3 (T3) e 4 (T4) tiveram seus orifícios posicionados para cima. Ainda na fase 2 do experimento A, foi aplicado uma solução concentrada nos tratamentos T1 (emissores posicionados para baixo) e T4 (emissores posicionados para cima), com uma relação de 1:3 (3 vezes a solução do reservatório), diretamente nos tubos gotejadores (Figuras 9a,b), sem passar por filtragem, este procedimento fora adotado, com o objetivo de simular a quantidade de material sedimentado numa linha de tubos gotejadores instalada em campo, que em grande parte chega a medir até 3 metros, então como o comprimento da linha na bancada de ensaios era de 1 metros adotou-se a relação de 1:3. Esta solução concentrada era composta pelos mesmos elementos da solução utilizada na irrigação, sendo aplicada por aproximadamente 5 minutos, após o período de irrigação de 24 horas, e ficando em repouso dentro dos tubos

55 54 gotejadores por 72 horas, até o reinício do processo de irrigação, simulando, assim, condições extremas de qualidade de água. Os tratamentos realizados na fase 2 do experimento A podem ser resumidos da seguinte forma: 1 Tratamento T1 (linhas gotejadoras do setor 1): 18,8 mg L -1 de Fe +2 (sulfato ferroso, óxido de ferro e hidróxido de ferro) + sólidos suspensos (solo - 49 mg L -1 ) + carga orgânica (água B) + solução concentrada (3 vezes a solução do reservatório), por um período de 5 minutos, com os emissores posicionados para baixo; 2 Tratamento T2 (linhas gotejadoras do setor 2): 18,8 mg L -1 de Fe +2 (sulfato ferroso, óxido de ferro e hidróxido de ferro) + sólidos suspensos (solo - 49 mg L -1 ) + carga orgânica (água B), com os emissores posicionados para baixo; 3 Tratamento T3 (linhas gotejadoras do setor 3): 18,8 mg L -1 de Fe +2 (sulfato ferroso, óxido de ferro e hidróxido de ferro) + sólidos suspensos (solo - 49 mg L -1 ) + carga orgânica (água B), com os emissores posicionados para cima e 4 Tratamento T4 (linhas gotejadoras do setor 4): 18,8 mg L -1 de Fe +2 (sulfato ferroso, óxido de ferro e hidróxido de ferro) + sólidos suspensos (solo - 49 mg L -1 ) + carga orgânica (água B) + solução concentrada (3 vezes a solução do reservatório), por um período de 5 minutos, com os emissores posicionados para cima.

56 55 BLOCO 1 BLOCO 2 BLOCO 3 BLOCO 4 Figura 7 Distribuição dos blocos na bancada de ensaio, utilizados nas Fases 1 e 2 do experimento Bloco 1 Bloco 2 Bloco 3 Bloco 4 ½ Figura 8 Desenho esquemático das linhas gotejadoras na bancada de ensaio, das Fases 1 e 2 do experimento A

57 56 Tabela 9 Análise da água do Laboratório de Irrigação da ESALQ/USP (água A), que foi utilizada na preparação das soluções aplicadas nos tratamentos 1 e 2 da fase 1 do experimento Parâmetro Unidade Resultado Alcalinidade (2CO HC 3 - ) mg L 1 35,8 Cloreto (Cl - ) mg L 1 33,9 Nitrato (N-NO 3 ) mg L 1 2,5 Sulfato (SO 4 2- ) mg L 1 149,3 Fósforo (P) mg L 1,5 Nitrogênio Amoniacal (N-NH 3 ) mg L 1,11 Sódio (Na + ) mg L 1 44, Potássio (K + ) mg L 1 7,1 Cálcio (Ca 2+ ) mg L 1 33,2 Magnésio (Mg 2+ ) mg L 1 9,2 Ferro (Fe 2+ ) mg L 1 Cobre (Cu) mg L 1,1 Manganês (Mn) mg L 1,9 Zinco (Zn) mg L 1 1,14 Boro (B) mg L 1 Alumínio (Al) mg L 1 Cor aparente PtCo 4 Turbidez FTU 4 Sedimentos em suspensão mg L 1 6, Condutividade elétrica (CE) ms cm -1,37 ph ,5 Gás carbônico (CO 2 ) mg L 1 1,9 Acidez (CaCO 3 ) mg L 1 6,5 Dureza total (CaCO 3 )* mg L 1 12,6 *Dureza total calculada com base no equivalente de carbonato de cálcio (CaCO 3 )

58 57 Tabela 1 Análise da água do lago paisagístico pertencente ao departamento de ciências exatas da ESALQ/USP (água B), utilizada na preparação das soluções aplicada nos tratamentos 3 e 4 da fase 1 e da solução da fase dois do experimento Parâmetro Unidade Resultado Alcalinidade (2CO HCO 3 - ) mg L 1 88,4 Cloreto (Cl - ) mg L 1 19, Nitrato (N-NO 3 ) mg L 1,6 Sulfato (SO 4 2- ) mg L 1 12,1 Fósforo (P) mg L 1,14 Nitrogênio Amoniacal (N - NH 3 ) mg L 1 1,1 Sódio (Na + ) mg L 1 24, Potássio (K + ) mg L 1 6,3 Cálcio (Ca 2+ ) mg L 1 17,5 Magnésio (Mg 2+ ) mg L 1 3,7 Ferro (Fe ) mg L 1,75 Cobre (Cu) mg L 1 Manganês (Mn) mg L 1,4 Zinco (Zn) mg L 1,17 Cor Aparente mg L 1 23 Turbidez mg L 1 48 Sedimentos em suspensão PtCo 25 Condutividade elétrica (CE) FTU,18 ph mg L 1 7,4 Gás Carbônico (CO 2 ) ms cm -1 5,3 Acidez (CaCO 3 ) Dureza Total* (CaCO 3 ) mg L 1 58,7 Coliformes totais/1ml mg L 1 1,3x1 3 Coliformes termotolerantes/1ml mg L 1 9,2x1 2 *Dureza Total calculado com base no equivalente de Carbonato de cálcio (CaCO 3 ) segundo Franson (1995): 2,497 [Ca, mg L-1] + 4,118 [Mg, mg L-1]

59 58 a b Figura 9 (a) Solução concentrada pronta para ser aplicada nos tubos gotejadores e (b) aplicação da solução concentrada nas tubulações do bloco 1 O experimento B foi realizado no módulo 3 da bancada de ensaio, sendo dividido em dois setores (5 e 6), onde realizou-se os tratamentos T5 e T6, respectivamente e aconteceu simultaneamente a Fase 2 do experimento A, com duração de 648 horas. Semelhante ao experimento A, teve-se o objetivo de otimizar o uso da bancada de ensaio, permitindo que em cada setor fosse aplicado um tratamento diferente, porém com os mesmos modelos de tubos gotejadores, facilitando assim, o desenvolvimento de diversos estudos simultaneamente.cada setor, do experimento B, era compostos por 26 modelos diferentes de tubos gotejadores, onde destes 9 eram convencionais (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 e 9) e 17 autocompensantes (1, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 2, 21, 22, 23, 24, 25 e 26). No tratamento T5 foi aplicado 2, mg L -1 de ferro solúvel (Fe +2 ), tendo o hidróxido de ferro como fonte do mesmo, associado a água LAB, e no tratamento T6 aplicou-se a mesma fonte e o mesmo teor de ferro do tratamento T5, associado a 49 mg L -1 de sólidos suspensos (solo) e a carga orgânica (fitoplânctons) proveniente da água LAG. Na Figura 1 é apresentado o desenho esquemático dos setores 5 e 6 utilizados no experimento B. Os tratamentos realizados no experimento B podem ser resumidos da seguinte forma: 1 Tratamento T5 (linhas gotejadoras do setor 5): 2, mg L -1 de Fe +2 (hidróxido de ferro) + água LAB e 2 Tratamento T6 (linhas gotejadoras do setor 6): 2, mg L -1 de Fe +2 (hidróxido de ferro) + sólidos suspensos (solo - 49 mg L -1 ) + carga orgânica (água LAG).

60 59 Bloco 5 Bloco 6 ½ Figura 1 Desenho esquemático dos Blocos 5 e 6 utilizados na Fase 3 do experimento Modelos dos gotejadores amostrados Nas Fases 1 e 2 do experimento A foram selecionados 16 modelos de gotejadores novos, convencionais (NC) e autocompensantes (AC) existentes no mercado nacional provenientes de diferentes países (Espanha, Israel, EUA e Brasil). No experimento B utilizou-se 26 modelos de tubos gotejadores, também existentes no mercado nacional, porém que já haviam sido utilizados em outra pesquisa e cujo o histórico anterior de ensaio segue-se: a avaliação zero (gotejadores novos) até avaliação 1 corresponde à aplicação de águas com dois índices de Langelier (ISL): ISL = -2,268; ISL 1 =,469; respectivamente nos Setores 5 e 6, por 12 h + 36 h de descanso, utilizando-se primeiramente CaCO 3 + MgCO 3 (24 h) e posteriormente 75% solubilidade de CaSO 4 (12 h), totalizando 36 h de aplicação. As avaliações de 2 a 9 correspondem a aplicação de 2 e 3 ppm de K 2 CO 3, sendo que para as avaliações 1 e 11 a concentração deste produto elevou-se para 4 ppm (Setor 5) e tratamento com superfosfato simples inicialmente, na concentração de 5 % da solubilidade, e em seguida 75 e 1 % no Setor 6 (avaliações 2 a 11). As avaliações 12 e 13 correspondem à limpeza das linhas laterais de ambos os blocos com aplicação contínua de HNO 3 a ph 2,. Somente a partir da 14º avaliação iniciaram-se os ensaios com água contendo elevado teor de

61 6 ferro total para o Setor 5 e água contendo elevado teor de ferro total + carga orgânica (fitoplânctons) + sólidos em suspensão (solo) para o Setor 6. Durante o ensaio foram mantidos os espaçamentos originais das linhas gotejadoras, com o objetivo de evitar diferenças relacionadas à influência de emendas e da proximidade dos emissores, reduzindo os erros e mantendo, assim, as mesmas condições das linhas utilizadas pelos irrigantes. Desta forma o número de gotejadores presentes na linha dependeu do espaçamento fornecido pelo fabricante, porém foi assegurado um número mínimo de 1 emissores para cada modelo analisado. A Tabela 11 apresenta os emissores com suas características técnicas e a vazão mais comercializada pelos irrigantes, ensaiados nas Fases 1 e 2 do experimento A e a Tabela 12 as características dos emissores ensaiados no experimento B. Em função dos emissores ensaiados serem produtos comerciais e os ensaios a que foram submetidos não serem normatizados, os dados e análises realizados em todos os ensaios foram codificados para evitar qualquer tipo de especulação comercial dos resultados apresentados. A codificação utilizada na representação dos modelos de emissores, não tem nenhuma relação com os nomes comerciais dos produtos e nem tampouco com a seqüência de emissores apresentados nas Tabelas 11 e 12. Tabela 11 Características técnicas: fluxo, vazão, diâmetro nominal (Ø N) e espaçamento entre gotejadores dos modelos utilizados no experimento das Fases 1 e 2 Fabricante Modelo Fluxo Vazão (L h -1 ) Ø N (m) Espaçamento entre gotejadores (m) Ram AC 2,3 16,5 Uniram AC 1,6 16,33 Netafim Dripnet AC 1,6 16,75 Tiran NC 2,5 16,75 Super Typhoon NC 2, 16,6 Toro Ag Drip In AC 2,5 17,75 Hydro PC AC 2,2 17,8 Plastro Hidro Drip AC 2, 16,8 Hydrogol NC 3, 17,4 Naandan Naan Paz NC 2, 16,75 Twin Plus AC 1,8 17,5 1, Irrimon Vip Line NC 3,6 16 1, Irriloc AC 1,1 16,4,4 Azud Azudline NC 1,4 17,5 Petroísa Petroísa G1 NC 1,5 16,5 Metzerplas Vered NC 2,1 17,5 Fonte: Catálogo dos fabricantes

62 61 Tabela 12 Características técnicas: fluxo, vazão, diâmetro nominal (Ø N) e espaçamento entre gotejadores dos modelos utilizados no experimento da Fase 3 Fabricante Modelo Fluxo Vazão (L h -1 ) Ø N (mm) Espaçamento entre gotejadores (m) Naandan Naan tif PC AC 1,6 16,5 Naan Paz NC 2, 16,75 Naan PC AC 2,1 16,8 Naan PC AC 3,8 16,9 Drip Net AC 1,6 16,75 Uniran AC 1,6 16,33 Netafin Ram AC 2,3 16,5 Ram AC 2,3 17,5 Tiran NC 2,5 16,75 Super Typhoon NC 2, 16,6 Hydrogol NC 3, 17,4 Hydro Pc AC 2, 17,8 Plastro Hydro Pc AC 2,2 17,8 Hydro Pc AC 2,2 16/25,75 Hydro Pc Nd AC 2,35 16/4,8 Hydro Drip AC 2, 16,8 Amanco Carbo Drip AC 2, 17,8 Carbo Drip Cd/Ac NC 2,2 16,5 Twin Plus AC 1,8 17,5 1, Irrimon Vip Line AC 3,6 16 1, Irridrip Plus AC 2,5 16 1, Irriloc NC 1,1 16,4,4 Azud Azudline NC 1,4 17,5 Toro Ag Drip In AC 2,5 17,75 Petroísa Petroísa G1 NC 1,5 16,3 Queen Gil Queen Gil NC 4, 16,5,1 Fonte: Catálogo dos fabricantes Determinação da vazão, do coeficiente de variação e da uniformidade de distribuição. Após a montagem do experimento, todo o sistema hidráulico foi colocado em operação por um período de 72 horas antes do inicio das avaliações, com a finalidade de promover a estabilização de funcionamento dos gotejadores. Durante este período foram selecionados aleatoriamente 1 gotejadores de cada modelo analisado em todos os tratamentos, onde foram identificados com fita adesiva colorida (Figura 11a) para serem monitorados durante todo experimento. Após o período de estabilização do sistema, realizou-se uma leitura de vazão de todos os gotejadores selecionados, a temperatura ambiente de (25 C) e pressão de 15 kpa no inicio da linha, com a finalidade de se obter uma caracterização inicial dos gotejadores (vazão de referência) para ser utilizada como base nos cálculos dos parâmetros analisados. Ao se efetuar a

63 62 medição de vazão cada gotejador era cuidadosamente observado, no sentido de não haver interferência de vazões provenientes de gotejadores adjacentes e, ou de pontos de conexão. Iniciado o trabalho de aplicação dos tratamentos, os ensaios de vazão para o monitoramento dos gotejadores eram realizados a cada 72 horas acumuladas de aplicação do respectivo tratamento. A referida vazão foi determinada através do método gravimétrico com o objetivo de se obter maior exatidão do volume coletado de cada emissor, e seus valores expressos em L h -1. O volume da água, emitido por cada emissor em recipientes de plástico (Figura 11b), durante cinco minutos, foi pesado utilizando-se uma balança de precisão (,1 g) certificada (Figura 11c). a b c Figura 11 (a) gotejadores marcados para leitura de vazões, (b) recipiente de plástico para coleta d água e (c) balança de precisão Depois de tabulados os pesos, procederam-se os cálculos da vazão, do coeficiente de variação de fabricação, coeficiente de variação de vazão, uniformidade de distribuição e grau de entupimento através das Equações de 5 a 1. P q = 6 (5) 1 t d em que: q vazão do gotejador, L h -1 ; P peso da água coletada, g; t tempo de coleta, min e d densidade da água utilizada no ensaio, g L -1 (o valor médio utilizado para conversão da água para 25 o C, foi de,997).